ИСТИНА

Работа посвящена результатам экспериментально-вычислительного исследования механических свойств высокопрочной стали А-3 в условиях высокоскоростного деформирования. Известно, что метод Кольского, наиболее часто используемый для изучения динамического поведения материалов, ограничен диапазоном реализуемых в эксперименте скоростей деформаций порядка 100 – 1E4 обратных секунд. С другой стороны, практически в любых ударных испытаниях по пробиванию плоских мишеней твердыми ударниками скорости пластических деформаций достигают 1E5 с-1 и выше. В ряде статей, посвященных экспериментальным исследованиям динамического поведения материалов и опубликованных за последнее время [1-2], отмечался наблюдаемый аномальный рост динамического упрочнения как раз в диапазоне 1E4 – 1E5 с-1. Представленное в работе исследование включало статические испытания на растяжение плоских образцов, динамические эксперименты по методу Кольского на сжатие и его модификациям на растяжение и сдвиг, а также баллистические ударные тесты по пробиванию плоских мишеней различных толщин твердыми ударниками. Параллельно с натурными испытаниями, проводились виртуальные тесты на цифровых двойниках экспериментальных стендов. По результатам натурных и виртуальных испытаний, а также с использованием данных, полученных с использованием высокоскоростной съемки и метода DIC (Digital Image Correlation) [3], идентифицировалось неоднородное напряженно-деформированное состояние в испытуемых образцах вплоть до их разрушения. Расчеты проводились с использованием метода конечных элементов и табулированной модели Джонсона-Кука [4] для описания механического поведения материала А-3. Материальными параметрами этой модели, которые были определены по результатам натурных и виртуальных испытаний, являлись таб-лица скоростной чувствительности материала, представляющая собой набор истинных диаграмм нагружений, соответствующих характерным скоростям деформаций (500, 1000, 2000 и 5000 с-1), а также критерий разрушения в виде зависимости предельных пластических деформаций от вида напряженного состояния. Так как уровень достигнутых во всех экспериментах предельных пластических деформаций не превышал 20%, эффект адиабатического температурного разупрочнения материала не учитывался. По результатам испытаний по методу Кольского и его модификаций в диапазоне скоростей деформаций 500 – 1E4 обратных секунд эффект дополнительно динамического упрочнения достоверно не был выявлен. Для идентификации параметров математической модели материала в диапазоне скоростей пластических деформаций 1E4 – 1E5 c-1 и для финальной ее верификации использовались результаты ударных тестов по пробиванию плоских мишеней разной толщины из испытуемого материала твердыми цилиндрическим ударниками изготовленными из закаленной стали У8 (нормальное и угловое соударение). Результаты натурных и виртуальных ударных тестов удалось количественно и качественно согласовать только при дополнительном предположении о присутствии аномального динамического упрочнения материала мишени (А-3) в диапазоне скоростей деформаций 1E4 – 1E5 обратных секунд (базовая динамическая диаграмма, полученная по методу Кольского скалировалась с коэффициентом 1.4).