Көшкінбаев сәулетбек жолдықараұлы технологиялық процестерді бақылауға арналған талшықты-оптикалық көпфункционалды датчиктердің функционалдығын зерттеу және модельдеу
Импульстік магнит өрісі әсерінен туындаған жоғары жылдамдықты ығысуларды тіркеудің оптикалық әдістерін бейімдеу
жүктеу/скачать 6,91 Mb.
|
koshkynbaev-s-zh-phd-s-sp
| 2.4 Импульстік магнит өрісі әсерінен туындаған жоғары жылдамдықты ығысуларды тіркеудің оптикалық әдістерін бейімдеу
Бұл эксперимент үшін импульстік магнит өрісінің әсерінен металл заттардың беттерінің ығысуы мен жылдамдығын өлшеу әдістері қарастырылады: интерферометрді, талшықты-оптикалық Брэгг торларын қолдану және объектінің шеткі кескінінің ығысу шамасына байланысты анықтау әдістері. Әр түрлі әдістермен орын ауыстыруды және жылдамдықты өлшеудің мүмкін диапазонын бағалау келтірілген, атап айтқанда, ток осциллограммаларының, интерференция қарқындылығының ауытқуларының, лазерлік қуат көзінің спектрлік сипаттамаларының және қолданылатын Брэгг торларының мысалдары келтірілген. Индукция амплитудасы 40 Т-ға дейінгі микросекундтық ұзындықтағы импульстік магнит өрісімен басталатын әртүрлі жүктеме схемаларында жоғары жылдамдықты қозғалыстарды тіркеу әдістерін қолдану бойынша ұсыныстар келтірілген. Бұл экспериментте біз бұрын TiNi [98] қорытпасының механикалық қасиеттерін зерттеу үшін қолданылған материалдарды бір осьті тікелей созуға арналған сынау схемасын қарастырамыз. Соққы жүктемесі импульстік магнит өрісінің әсерінен импульстік ток генераторы разрядталатын жазық параллель мыс өткізгіштерде пайда болады. Ағымдағы тіркеу Роговский белдігінің көмегімен жүзеге асырылады. Жазық өткізгіштерде пайда болатын қысым импульсі сандық модельдеу арқылы алынған ток тербелістерінің көмегімен есептеледі, мысалы, Origin ортасында. Пайда болатын қысым деформацияланатын бөлік бір осьті тікелей созылуға ұшырайтындай етіп арнайы пішінді үлгіге беріледі. Қозғалысты тіркеу төмендегі III тармақта көрсетілген тәсілдердің бірімен жүргізілуі мүмкін. Егер біз эксперименттік қысым импульсін білетін болсақ, онда механикалық деформацияларды сандық модельдеу арқылы, мысалы, ANYS AutoDyn ортасында, біз үлгі материалының Джонсон-Кук моделінің параметрлерін таңдай аламыз. Ол модельдеу нәтижелері мен тіркелген қозғалыстарды салыстыру арқылы жоғары жылдамдықты деформация жағдайында материалдың әрекетін сипаттайды. Сурет 2.5 – Үлгі схемасы және кесілген үлгі. Реттеу және жүктеу схемасы Сурет 2.6 – Үлгілерді импульстік магнит өрісімен өңдеуге арналған магниттік жүйенің зертханалық схемасы Күшті импульстік магнит өрістеріне тән энергияның жоғары тығыздығы олардың әртүрлі технологиялық мәселелерді шешуде, мысалы, магниттік импульстік штамптау, магниттік импульстік дәнекерлеу және т.б. және жоғары қарқынды энергетикалық әсерлердегі материалдарды зерттеуге байланысты әртүрлі физикалық эксперименттер жүргізуде кеңінен қолданылуын анықтайды. Осындай қосымшалардың бірі-басқарылатын қысым импульстарын қалыптастырудың магниттік импульстік тәсілі [101], оны сынғыш диэлектрлік материалдардың импульстік жүктемесін зерттеу міндеттерінде қолдану микросекундтық ұзындықтағы қысым импульстарымен жүктелген кезде сынғыш сыну процесінің сипаттамалық ерекшеліктерін анықтауға мүмкіндік берді [102-105]. Әдістің осындай импульстардың әсерінен материалдарды зерттеу үшін қолданылатын әртүрлі жүктеме үлгілеріне жоғары бейімделуі өткізгіш материалдардың мінез-құлқын зерттеу үшін осы әдісті қолдануды тартымды етеді [106]. Материалдарды сынау нәтижелерін талдау үшін оның статикалық жағдайдағы параметрлері туралы білім ғана емес, сонымен қатар материалдың пішінінің бұзылуына (деформациясына) немесе бұзылуына әкелетін импульстік әсер ету параметрлері туралы ақпарат анықталады. Өткізгіш элементтердегі ток таратумен және пайда болатын магнит өрісімен анықталатын магниттік импульстік әдіспен пайда болатын импульстік қысым импульстік қысымды өлшеу мәселесін белгілі ток үлестірімі бар магниттік жүйенің геометриясын таңдау және ондағы импульстік токты өлшеу мәселелеріне аударуға мүмкіндік береді. Материалдың бастапқы күйден деформацияланған немесе бұзылған күйге ауысу процестерінің көп факторлылығы әртүрлі жүктеме схемаларын ғана емес, сонымен қатар әсер етудің әртүрлі деңгейлері мен ұзақтығында осы ауысуды зерттеуді қажет етеді. Материалдарды зерттеудің белгілі әдістері жоғары жылдамдықты жүктеме жағдайлары материалдарды зерттеуге мүмкіндік береді, мысалы, пикосекундтардан микросекундтарға дейінгі бірнеше ондаған ГПа-ға дейінгі қысымда, 105 1/с немесе одан да көп жылдамдықпен деформация режимдерін құра отырып, алынған мәліметтер материалдың күй теңдеулерін әзірлеу немесе тексеру үшін қолданылады. Белгілі тестілеу әдістері оң қасиеттермен қатар (пайда болған қысымның кең ауқымы, нәтижелердің қайталануы, пайдаланылған өлшеу әдістері және т.б.) сынама аймағындағы қысым параметрлерін анықтау қиындықтарымен байланысты кейбір ерекшеліктерге ие, олар дәстүрлі түрде үлгінің еркін шекарасының қозғалу жылдамдығымен анықталады. Алайда, импульстің механикалық беріктігін анықтаған кезде, сыну аймағындағы қысымның біртектілігі және бос шекара жылдамдығы серпімді деформация режимінде ғана орын алуы мүмкін, өйткені сыну сынақтарында созылу толқыны алдында қысу толқыны болады, бұл материалдың икемділігі жағдайында оның қасиеттеріне әсер етуі мүмкін. Максималды кернеу аймағында жоғары жылдамдықты деформация тікелей және тек созылу күштері арқылы жүзеге асырылатын зерттеу әдісін әзірлеу металдардың деформация процесін түсінуді кеңейтуге мүмкіндік береді. Магниттік импульстік әдісті қолдану бұзбайтын бақылау мәселелерін шешуде, соның ішінде күрделі техногендік жүйелерді диагностикалауда да мүмкін [7]. Деформацияланатын металдан ағып жатқан электр тогы әртүрлі әсерлердің пайда болуына әкелуі мүмкін, олардың әсері токтың тығыздығына байланысты материалдың мінез-құлқының өзгеруіне әкелуі мүмкін. Сыналатын металл үлгісі түрінде оның құрамына қосымша элементті енгізу арқылы магниттік жүйені өзгерту ондағы индукцияланған токтардың пайда болуына әкелуі мүмкін, бұл магнит өрісінің өткізгішпен өзара әрекеттесу процесін зерттеуді және үлгідегі индукцияланған токтарды азайту немесе алып тастау мүмкіндігін анықтауды өзекті етеді. Бұл жағдайда металдың деформациялық сипаттамаларына әсер ететін осындай күшті факторды алып тастауға болады, мысалы, Джоуль энергиясының бөлінуімен үлгіде индукцияланған токтар болған жағдайда температура. Үлгілердің магниттік импульстік жүктемесімен қатар, динамикалық деформация режимінде олардың әсерін анықтау үшін сыртқы әсерлерді (ток, электромагниттік, сәулелену, қыздыру) бастауға болады. Белгілі механикалық өріс кезінде зақымданудың жинақталуының интегралды критерийін қолдану материалдың серпімді деформация күйінен белгілі бір қалдық деформацияларға немесе бұзылған күйге сәйкес келетін пластикке өтуін сипаттауға мүмкіндік береді. Материалдарды соққы беріктігіне сынау кезінде серіппелі, тік жүктемелі және маятникті копрды қолданатын схемаларды қолдануға болады [107]. Маятникті копрды қолданған кезде үдеткіш копр белгілі бір потенциалдық энергияға сәйкес қашықтыққа жіберіледі және босатылады. Егер кинетикалық энергия үлгіні деформациялау және бұзу үшін жеткілікті болса, онда А копер қалған энергияның әсерінен үлгіні бұзып, үлгіні жойғаннан кейін копрдың қалдық энергиясына сәйкес белгілі бір биіктікке көтеріледі. Соққы жұмысының мәні бастапқы күйдегі Копр потенциалдық энергиясының және копрдың қалдық энергиясының айырмашылығы ретінде анықталады. Сондай-ақ, үлгінің еркін шекарасының қозғалыс жылдамдығының эксперименттік профильдерінен қабырғаның максималды қозғалыс жылдамдығының айырмашылығына және фронтальды тербелістерге дейінгі жылдамдыққа пропорционал болатын сыну беріктігін бағалауға болады. Бұл қарастырылып отырған схемада снаряд үлгіге әсер еткенде, соңғысында қысу толқыны пайда болады ол үлгінің бос қабырғасына таралады, содан кейін созылу толқыны түрінде шағылысады. Шекті мәннен жоғары созылу кезінде сынық табақша түріндегі сыну аймағы қалыптасады, созылу кернеулері тез төмендейді және пайда болған сынық бетінен бос қабырғаға бағытталған қысу толқыны пайда болады, содан кейін бос қабырға мен сынық беті арасында бірнеше рет шағылысады.өлшенетін жылдамдық профилінде сынық тербелісі ретінде байқалады. Еркін қабырғаның қозғалыс жылдамдығы мен фронтальды тербелістердің амплитудасы арасындағы айырмашылық материалға ол үзілгенге дейін әсер ететін созылу күштеріне сәйкес келеді [108]. Пластикалық материалдардың сыну беріктігін осылайша алу қиынға соғады, өйткені шағылысқан созылу толқыны бұрын өткен толқыннан қысылуға ұшыраған материалға әсер етеді, бұл материалдың мінез-құлқына әсер етеді, өйткені материалды қысқаннан кейінгі созылу қисығы материалдың бастапқы күйі үшін деформациялық қисықтан айтарлықтай ерекшеленуі мүмкін. Бұл мүмкіндік материалдың нақты қасиеттерін алуды қиындатады. Алынған эксперименттік берілген сыну беріктігі бойынша сыну үлгілерін тексеру және олардың тесу тапсырмалары үшін қолданылуын қарастыру үшін пайдалануға болады. жүктеу/скачать 6,91 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|