СТРУКТУРА И МЕХАНИЗМ СХОЖДЕНИЯ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ОБОЛОЧКИ ИЗ НИЗКОУГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ ПРИ ВЗРЫВНОМ НАГРУЖЕНИИ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Выполнен эксперимент по схождению под действием взрыва толстостенной цилиндрической оболочки из стали 20. Взрыв инициировали из восьми точек, равномерно расположенных по кольцу на цилиндрической поверхности оболочки. Установлено, что схождение начинается по твердотельному механизму, с разделением на восемь фрагментов по числу точек инициирования. В процессе схождения твердотельный механизм сменяется на гидродинамический, при котором оболочка сходится не разрушаясь, путем образования выбросов (кумулятивных струй), их расширения и смыкания в центре оболочки. Смена механизма схождения объясняется снижением прочности и возрастанием пластичности стали вследствие повышения температуры оболочки в процессе схождения. Исследование микроструктуры показало, что высокоскоростная деформация при схождении происходит с образованием протяженных полос локализованного сдвига и вихревых структур.

Об авторах

Виталий Ильич Зельдович

Институт физики металлов имени М.Н. Михеева УрО РАН

Email: zeldovich@imp.uran.ru
Россия, ул. С. Ковалевской, 18, Екатеринбург, 620108

Ирина Вячеславовна Хомская

Институт физики металлов имени М.Н. Михеева УрО РАН

Email: khomskaya@imp.uran.ru
Россия, ул. С. Ковалевской, 18, Екатеринбург, 620108

Сергей Владимирович Балушкин

Российский федеральный ядерный центр-ВНИИТФ имени академика Е.И. Забабахина

Email: m.v.nikiforov@vniitf.ru
Россия, ул. Васильева, 13, а.я. 245, Снежинск, Челябинская область, 456770

Евгений Вениаминович Шорохов

Российский федеральный ядерный центр-ВНИИТФ имени академика Е.И. Забабахина

Email: khomskaya@imp.uran.ru
Россия, ул. Васильева, 13, а.я. 245, Снежинск, Челябинская область, 456770

Дарья Николаевна Абдуллина

Институт физики металлов имени М.Н. Михеева УрО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: abdullina@imp.uran.ru

научный сотрудник, отдел материаловедения

Россия, ул. С. Ковалевской, 18, Екатеринбург, 620108

Анастасия Евгеньевна Тимонина

Институт физики металлов имени М.Н. Михеева УрО РАН

Email: timoninaa_10@mail.ru
Россия, ул. С. Ковалевской, 18, Екатеринбург, 620108

Список литературы

  1. Забабахин Е.И., Забабахин И.Е. Явления неограниченной кумуляции. М.: Наука, 1988. 172 с.
  2. Андреев С.Г., Бабкин А.В., Баум Ф.А., Имховик Н.А., Кобылкин И.Ф., Колпаков В.И., Ладов С.В., Одинцов В.А., Орленко Л.П., Охитин В.Н., Селиванов В.В., Соловьев В.С., Станюкович К.П., Челышев В.П., Шехтер Б.И. Глава 17. Кумуляция. Физика взрыва / Под ред. Л.П. Орленко. Изд. 3-е, испр. М.: Физматлит, 2004. Т. 2. 656 с.
  3. Хейфец А.Э., Зельдович В.И., Фролова Н.Ю., Долгих С.М., Гаан К.В., Шорохов Е.В. Фазовые и структурные превращения в низкоуглеродистой стали, происходящие при схлопывании цилиндрической оболочки // ФММ. 2017. Т. 118. № 7. С. 715–724.
  4. Нестеренко В.Ф., Бондарь М.П. Локализация де-формации при схлопывании толстостенного цилиндра // ФГВ. 1994. Т. 30. № 4. С. 99–111.
  5. Nesterenko V.F., Meyers M.A., Wright T.W. Self-organization in the initiation of shear bands // Acta Mater. 1998. V. 46. P. 327–340.
  6. Meyers M.A., Nesterenko V.F., LaSalvia J.C., Xue Q. Shear localization in dynamic deformation of materials: microstructural evolution and self-organization // Mater. Sci. Eng. A. 2001. V. A217. P. 204–225.
  7. Xu Y., Zhang J., Bai Y., Meyers M.A. Shear localization in dynamic deformation: microstructural evolution // Metal. Mater. Trans. A. 2008. V. 39A. P. 811–843.
  8. Батаев И.А., Батаев А.А., Балаганский И.А., Буров В.Г., Приходько Е.А., Морева Н.А., Руктуев А.А. Локализация пластического течения в низкоуглеродистой стали, деформированной взрывом // Физ. мезомеханика. 2011. Т. 14. № 1. С. 93–99.
  9. Батаев И.А., Батаев А.А., Мали В.И., Буров В.Г., Приходько Е.А. Особенности образования и строения вихревых зон, формируемых при сварке взрывом углеродистых сталей // ФММ. 2012. Т. 113. № 3. С. 247–254.
  10. Батаев А.А., Батаев И.А., Никулина А.А., Попелюх А.И., Балаганский И.А., Плотникова Н.В. Структурные преобразования углеродистых феррито-перлитных сталей в условиях высокоскоростного нагружения // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). 2019. Т. 21. № 3. С. 115–128.
  11. Зельдович В.И., Хейфец А.Э., Фролова Н.Ю., Дегтярев А.А., Смирнов Е.Б., Шорохов Е.В. Металлографическое исследование схождения медных цилиндрических оболочек при различной интенсивности взрывного нагружения // ФММ. 2021. Т. 122. № 6. С. 608–613.
  12. Зельдович В.И., Фролова Н.Ю., Хейфец А.Э., Хомская И.В., Дегтярев А.А., Шорохов Е.В., Смирнов Е.Б., Долгих С.М., Коваль А.В. Деформационные явления при схождении металлических цилиндрических оболочек. Потеря устойчивости // ФГВ. 2019. Т. 55. № 4. С. 92–102.
  13. Зельдович В.И., Хейфец А.Э., Фролова Н.Ю., Хомская И.В., Смирнов Е.Б., Дегтярев А.А., Шорохов Е.В. Металлографическое исследование структурных изменений в меди, происходящих при схождении цилиндрических оболочек // ФММ. 2019. Т. 120. № 4. С. 352–359.
  14. Коваль А.В., Ширинкина И.Г., Петрова А.Н., Бродова И.Г., Смирнов Е.Б., Шорохов Е.В. Структурные превращения в алюминиевых цилиндрических оболочках при динамическом нагружении // ФГВ. 2019. Т. 55. С. 82–91.
  15. Зельдович В.И., Хейфец А.Э., Балушкин С.В., Беляков В.И. Металлографическое исследование высокоскоростной деформации и схождения медных толстостенных цилиндрических оболочек при взрывном нагружении // ФММ. 2023. Т. 124. № 10. С. 916–922.
  16. Бродова И.Г., Ширинкина И.Г., Астафьев В.В., Балушкин С.В., Куликов Г.В., Симонов А.Ю. Структурные исследования и реология схождения толстостенных оболочек из Al–Mg сплава // ФММ. 2023. T. 124. № 12. С. 1211–1219.
  17. Зельдович В.И., Хейфец А.Э., Хомская И.В., Абдуллина Д.Н., Балушкин С.В., Симонов А.Ю., Куликов Г.В. Схождение медных толстостенных цилиндрических оболочек под действием взрыва // ФГВ. 2025. Т. 61. № 2. С. 116–122.
  18. Зельдович В.И., Хомская И.В., Балушкин С.В., Шорохов Е.В., Абдуллина Д.Н., Тимонина А.Е., Пацелов А.М. Структурные изменения и механизм схождения цилиндрических оболочек из нержавеющей аустенитной стали 12Х18Н10Т при взрывном нагружении // ФММ. 2025. Т. 126. № 6. С. 689–697.
  19. Нестерова Е.В., Рыбин В.В., Золоторевский Н.Ю. Кристаллографические особенности внутреннего строения колоний деформированного пластинчатого перлита // ФММ. 2000. Т. 89. № 1. С. 47–53.
  20. Яковлева И.Л., Карькина Л.Е., Хлебникова Ю.В., Счастливцев В.М., Табатчикова Т.И. Электронномикроскопическое изучение структуры грубопластинчатого перлита углеродистой стали после холодной пластической деформации // ФММ. 2003. Т. 96. № 4. С. 44–56.
  21. Бахарев О.Г., Гаврилюк В.Г., Дегтярев М.В., Левит В.И., Надутов В.М., Свечников В.Л., Чащухина Т.И. Влияние гидроэкструзии на структуру и фазовый состав перлитной стали // ФММ. 1990. No. 12. С. 86–90.
  22. Meyers M.A., Wittman C.L. Effect of metallurgical parameters on shear band formation in low-carbon (~0.20 wt pct) steels // Met. Trans. A. 1990. V. 21A. No. 12. P. 3153–3164.
  23. Рыбин В.В. Большие пластические деформации и разрушение металлов. М.: Металлургия, 1986. 224 с.
  24. Хоникомб Р. Пластическая деформация металлов. М.: Мир, 1972. 408 с.
  25. Стали и сплавы. Марочник: Справочное изд. / Под. ред. В.Г. Сорокин, М.А. Гервасьев. М.: Интермет Инженеринг, 2023. 608 с.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать


Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).