УДК 539.374

На основании результатов экспериментальных исследований по ударному нагружению твердотельных материалов показано, что, наряду с пространственно-временным профилем массовой скорости ударной волны, важными динамическими характеристиками являются вариация массовой скорости, дефект скорости и порог структурной неустойчивости, регистрируемые в реальном масштабе времени. Зависимости указанных характеристик от скорости деформации, толщины мишени и структурного состояния материала показали, что их адекватная трактовка и моделирование ударно-волновых процессов невозможны в рамках традиционных подходов механики сплошной среды. Предложена новая концепция ударно-волновых процессов в конденсированных средах, основанная на нелокальной теории неравновесных процессов переноса, которая позволяет описывать переход от упругой к гидродинамической реакции среды в зависимости от скорости и времени нагружения. Построена модель нестационарной упругопластической волны, описывающая релаксацию упругого предвестника и формирование запаздывающего пластического фронта при ее распространении в среде с учетом эволюции структуры. Анализ экспериментальных данных показал, что разделение напряжений и деформаций на упругие и пластические части некорректно для ударных нагружений.

 

Based on experimental research in shock loading of solid-state materials it is shown that among the important dynamic characteristics of the process, like spatial-temporal mass velocity profiles of shock waves, are the mass velocity variation, velocity defect, and structural instability threshold recorded in real time. Analysis of these characteristics depending on the strain rate, target thickness, and structural state of material demonstrates that conventional approaches of continuum mechanics fail to provide their adequate interpretation and simulation of shock wave processes. A new concept of shock wave processes in condensed media is proposed. The concept, being based on nonlocal nonequilibrium transport theory, allows describing the transition from elastic to hydrodynamic response of a medium depending on the loading rate and time. A nonstationary elastoplastic wave model is proposed for describing the relaxation of an elastic precursor and formation of a retarded plastic front during the wave propagation in a medium with regard to structural evolution. Analysis of the experimental data shows that the division of stresses and strains into elastic and plastic components is incorrect for shock loading.

 

Ю.И. Мещеряков, Т.А. Хантулева  Неравновесные процессы в конденсированных средах. Часть 1. Экспериментальные исследования в свете нелокальной теории переноса // Физ. мезомех. - 2014. - Т. 17. - № 5. - С. 21-37