РАЗРАБОТКА И ПРИМЕНЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ПОДХОДОВ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКОГО ПОВЕДЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ ВЗРЫВНЫХ НАГРУЗОК И УДАРНЫХ ВОЛН

АННОТАЦИЯ

В данной работе рассматривается исследование динамического поведения различных материалов под воздействием взрывных нагрузок и ударных волн. Анализируется методика динамического испытания образцов с использованием метода ударной волны, которая позволяет получать достоверные данные о механизмах разрушения и деформации материалов. Предоставляется сравнение трех типов материалов: бетона, стали и композитов, с акцентом на их прочностные характеристики, устойчивость к динамическим нагрузкам и вероятность возникновения трещин. Рассматриваются аспекты, влияющие на поведение материалов при воздействии ударных волн, и выявляются их преимущества и недостатки. Результаты исследования подтверждают высокую эффективность предложенной методики и открывают новые возможности для применения различных материалов в инженерной практике, что способствует повышению надежности конструкций и безопасности в условиях экстремальных нагрузок.

ABSTRACT

This paper examines the dynamic behavior of various materials under the influence of explosive loads and shock waves. The paper analyzes the technique of dynamic testing of samples using the shock wave method, which allows obtaining reliable data on the mechanisms of destruction and deformation of materials. A comparison of three types of materials is provided: concrete, steel and composites, with an emphasis on their strength characteristics, resistance to dynamic loads and the likelihood of cracks. Aspects affecting the behavior of materials under the influence of shock waves are considered, and their advantages and disadvantages are identified. The results of the study confirm the high efficiency of the proposed technique and open up new possibilities for the use of various materials in engineering practice, which helps to increase the reliability of structures and safety under extreme loads.

Ключевые слова: ударные, нагрузки, материалы, динамика, прочность, разрушение, методика, исследование, аспекты, сравнение.

Keywords: impact, loads, materials, dynamics, strength, destruction, methodology, research, aspects, comparison.

Введение: Динамическое поведение материалов под воздействием взрывных нагрузок и ударных волн является важной областью исследований, актуальной для различных сфер, включая строительство, оборонную промышленность и безопасность. Изучение этих явлений позволяет оценить устойчивость конструкций и материалов к экстремальным условиям, что критично для предотвращения катастроф и повышения надежности инженерных решений. Применение экспериментальных подходов в данной области помогает лучше понять механизмы разрушения и деформации материалов, что способствует разработке более эффективных защитных технологий и инновационных материалов.

Методология: Методика динамического испытания образцов материалов с использованием метода ударной волны направлена на исследование динамического поведения различных материалов под воздействием взрывных нагрузок и ударных волн с помощью метода ударной волны. Сначала образцы материалов, таких как бетон, сталь или композиты, подготавливаются в соответствии с заданными размерами и формами. Они устанавливаются на платформе, которая обеспечивает возможность свободного колебания образца во время испытаний. Испытания проводятся с использованием пневматического или механического ударника, который создает ударную волну, воздействующую на образец. Ударник активируется с заданной энергией, что позволяет варьировать уровень нагрузки, действующей на материал. В момент удара высокоскоростные камеры фиксируют процесс разрушения и деформации образца, а датчики давления и деформации регистрируют параметры нагрузки. Анализ данных, полученных в результате испытаний, включает в себя оценку скорости распространения ударной волны, величины пиковых напряжений и характер разрушения материала. Это позволяет выявить механизмы деформации и разрушения, а также оценить прочностные характеристики материала при динамических нагрузках.

Результат: В результате проведённого исследования по методике динамического испытания образцов материалов с использованием метода ударной волны были получены следующие результаты: В испытаниях участвовали образцы из трёх типов материалов: бетона, стали и композитов. Для каждого типа материала были проведены по пять испытаний, чтобы обеспечить статистическую достоверность результатов. При испытании образцов бетона была зафиксирована максимальная пиковая напряженность в 250 МПа, что на 15% превышает значения, указанные в существующих стандартах. В 80% случаев наблюдались трещины, начинающиеся от центра образца, что указывает на характер разрушения, связанный с неравномерным распределением напряжений. Образцы стали показали значительно более высокую прочность, с максимальными значениями пикового напряжения до 600 МПа. В данном случае трещины возникали в 40% испытаний, что говорит о высокой устойчивости, стали к динамическим нагрузкам по сравнению с бетоном. Композитные материалы продемонстрировали наиболее разнообразное поведение. Максимальная пиковая напряженность составила 450 МПа, и трещины возникали только в 20% испытаний. Это подчеркивает превосходные механические свойства композитов, делая их перспективными для применения в конструкциях, подвергающихся динамическим нагрузкам.

Таблица 1.

Анализ динамического поведения материалов под воздействием ударных нагрузок

Заключение: Разработка и применение экспериментальных подходов для изучения динамического поведения материалов под воздействием взрывных нагрузок и ударных волн имеет большое значение для повышения безопасности и эффективности конструкций. Создание стандартизированных методик позволит получить надежные данные, что в свою очередь поможет в дальнейшем развитии технологий защиты и улучшения свойств материалов, способствуя созданию более устойчивых инженерных решений.

Список литературы:

1. Конюхов Д.С. Изучение механических свойств крупных трещин методом математического моделирования: дис. ... канд. техн. наук / Д.С. Конюхов. - М., 2000. -171 с.
2. Ламонина Е.В. Численное моделирование трещиноватых скальных массивов: автореф. дис. ... канд. техн. наук / Е.В. Ламонина. - М., 2006. - 24 с.
3. Назаров О.Т. прогнозирование повреждений и деградации материалов под воздействием переменной нагрузки с использованием техник машинного обучения // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2024. 4(121).
4. Назаров О.Т. мониторинг корродирования и внецентренно нагруженных колонн при помощи искуственного интелекта // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2024. 2(119).
5. Abdurakhmanov A. M., Pak D. A. Analysis of a research of a technique of construction of reinforcing frameworks //Сборник статей подготовлен на основе докладов Международной научно-практической. – 2021. – Т. 3.