Прочность тонколистового элемента конструкции из композиционного материала при ударном растяжении

Abstract

Кратко описаны методика и результаты исследования прочности тонколистового элемента конструкции толщиной 2 мм из ударостойкого композиционного материала РА6 при ударном растяжении. Экспериментальные исследования включают испытания на статическое и ударное растяжение образцов с укороченной рабочей частью и с острыми симметричными боковыми надрезами. Методом акустической эмиссии при статическом растяжении обнаружены акустические сигналы, свидетельствующие о развитии повреждений в материале при нагрузке, значительно ниже разрушающей. Методики испытаний аналогичны использованным ранее для испытания тонколистовых металлов на растяжение. Проанализирован волновой процесс при ударном растяжении образцов по вязкоупругой модели материала. Установлено влияние вязкости на ширину фронта волны, определяющей скорость роста напряжений при ее распространении. Согласно результатам испытаний, переход от квазистатического растяжения к ударному незначительно (слабо) изменяет уровни максимальных напряжений. При ударном растяжении образцов с острыми надрезами в первой волне нагрузки, ниже разрушающей, наблюдается снижение напряжений с течением времени, которое может быть обусловлено как проявлением эффектов вязкости, так и повреждениями вблизи острых надрезов.

Коротко описано методику і результати досліджень міцності тонколистового елемента конструкції товщиною 2 мм з ударостійкого композиційного матеріалу РА6 при ударному розтязі. Експериментальні дослідження включають випробування на статичний й ударний розтяг зразків з укороченою робочою частиною і з гострими симетричними боковими надрізами. Методом акустичної емісії при статичному розтязі виявлено акустичні сигнали, що свідчить про розвиток пошкоджень у матеріалі при навантаженні, значно нижчому за руйнівне. Методики випробувань аналогічні тим, що використовувалися раніше для випробувань тонколистових матеріалів на розтяг. Проаналізовано хвильовий процес при ударному навантаженні зразків за допомогою в’язкопружної моделі матеріалу. Встановлено вплив в’язкості на ширину фронту хвилі, що визначає швидкість росту напружень при її розповсюдженні. Згідно з результатами випробувань, перехід від квазі- статичного розтягу до ударного несуттєво (слабо) змінює рівень максимальних напружень. При ударному розтязі зразків із гострими надрізами в першій хвилі навантаження, яка нижча за руйнівну, спостерігається зниження напружень з часом, що може бути зумовлене як проявом ефектів в’язкості, так і пошкодженнями поблизу гострих надрізів.

We present a brief description of the experimental procedure and results of strength investigation of a thin-sheet element (of 2-mm thickness) of crash-proof composite material RA6 under impact loading conditions. Experimental investigations included static and impact tensile tests of specimens with a short test portion and specimens with two symmetric sharp edge V-notches. Using the acoustic emission method, we registered acoustic signals, which indicated development of damages in the material, under static loading by the load much lower than the critical one. The test procedures used are similar to those earlier applied to tensile tests of thin-sheet metal structural elements. Using a viscoelastic model of material, we performed analysis of the wave process that accompanies impact loading of specimens. We determined the influence of viscosity on the width of the wave front that controls the rate of stress rise during transverse wave propagation. Based on the test results, it is shown that transition from quasistatic to impact tension causes insignificant (low) changes in the maximum stress level. In the case of impact tension of sharp-notched specimens, the first wave of load (of the level below the critical one) is characterized by gradual reduction of stresses with time, which fact can be attributed both to the viscosity effects and accumulation of damages in the sharp-edge zones.