Oszacowanie dynamicznej granicy plastyczności wybranych stali łuskowych za pomocą uderzeniowego testu Taylora

• Autorzy: Włodarczyk E. , Starczewska A. , Materniak J. , Janiszewski J. , Koperski W.

Warianty tytułu

EN

Estimation of dynamic yield stress of shell steels by means of the Taylor impact test

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Oszacowano dynamiczną granicę plastyczności dwóch stali łuskowych: produkcji polskiej i niemieckiej. Mechaniczne właściwości tych stali aproksymowano modelem ciała idealnie plastycznego. W badaniach stosowano płasko zakończone cylindryczne pręty o długości początkowej L = 56 mm i średnicy D = 8 mm. Pręty w charakterze pocisków napędzano do początkowej prędkości V o wartościach zawartych w przedziale 110÷210 m/s, które uderzały prostopadle w nieodkształcalne kowadło. W obliczeniach szacujących dynamiczną granicę plastyczności badanych stali uwzględniono poprawne równanie ruchu sztywnej sekcji deformowanego pręta. Granicę tę oznaczono symbolem Y. Dla porównania obliczono również dynamiczną granicę plastyczności badanych stali klasyczną teorią Taylora i oznaczono ją przez Y_T. Okazuje się, że Y_T < Y. Różnica wynosi około 20%. Średnie wartości dynamicznej granicy plastyczności wynoszą: Y ≈ 2230 MPa dla polskiej i Y≈ 2170 MPa dla stali niemieckiej. Przeciętny wzrost dynamicznej granicy plastyczności w porównaniu ze statyczną granicą plastyczności wynosi odpowiednio dla stali produkcji polskiej Y/R₀.₂ ≈ 1,86 i niemieckiej Y/R₀.₂ ≈ 1,75.

EN

Using Taylor’s impact technique, mean values of the dynamic yield stress in two shell steels (Bw 35 HGNMV and here denoted SŁ-N) was estimated. Mechanical properties of these steels were approximated by ideal plastic model. The technical flat-ended projectiles made of the above listed steel, was driven to the values of the impact velocity in the range of 110÷210 m/s. These projectiles have impacted in non deformable anvil. The computations of the dynamic yield stresses were performed, using the correct equation of motion of the deformed segment of the rod after impact. The mean values of the dynamic yield stress of the studied shell steels are equal to Y ≈ 2230 MPa for Bw 35 HGNMV and Y ≈ 2170 MPa for SŁ-N. The average increase in the dynamic yield stress value to relative static yield stress these steels is Y/R₀.₂ ≈ 1.86 and Y/R₀.₂ ≈ 1.75, respectively. It is necessary to take into account that dynamic yield stress commutated by means of the classic Taylor theory Y_T is smaller then the presented in this paper dynamic yield stress Y (Y_T

Słowa kluczowe

PL

wytrzymałość metali dynamiczna; obciążenia udarowe; dynamiczna granica plastyczności; wykres naprężenie-odkształcenie dynamiczny

EN

dynamic strength of metals; impact load; dynamic yield point; dynamic stress-deformation diagram

• Wydawca: Wojskowa Akademia Techniczna im. Jarosława Dąbrowskiego
• Czasopismo: Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej
• Rocznik: 2007
• Tom: Vol. 56, nr 1
• Strony: 113--126
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., wykr.

Twórcy

autor

Włodarczyk E.

autor

Starczewska A.

autor

Materniak J.

autor

Janiszewski J.

autor

Koperski W.

• Wojskowa Akademia Techniczna, Instytut Elektromechaniki, 00-908 Warszawa, ul. S. Kaliskiego 2

Bibliografia

• [1] G. Taylor, The use of flat-ended projectiles for determining dynamic yield stress I. Theoretical considerations, Proc. Roy. Soc. London Series A, 194, 1948, 289.
• [2] A. C. Whiffen, The use of flat-ended projectiles for determining dynamic yield stress II. Tests on various metallic materials, Proc. Roy. Soc. London Series A, 194, 1948, 300.
• [3] E. H. Lee, S. J. Tupper, Analysis of plastic deformation in a steel cylinder striking a rigid target, J. Appl. Mech., Trans. ASME, 21, 1954, 63.
• [4] J. B. Hawkyard, A theory for the mushrooming of flat-ended projectiles impinging on a flat rigit anvil, using energy considerations, Int. J. Mech. Sci., 11, 1969, 313.
• [5] J. B. Hawkyard, D. Easoton, W. Johnson, The mean dynamic yield strength of copper and low carbon steel at elewated temperatures from measurements of the "mushrooms" of flat-ended projectiles, Int. J. Mech. Sci., 10, 1968, 929.
• [6] G. I. Barenblatt, A. I. Ishlinskii, On the impact of a viscoplastic bar on a rigid wall, Prikl. Math. Mekh., 26, 1962, 497.
• [7] T. C. T. Ting, Impact of a nonlinear viscoplastic rod on a rigid wall, J. Appl. Mech. Trans. ASME, 33, 1966, 505.
• [8] I. M. Hutchings, Estimation of yield stress in polymers at high strain-rates using G. I. Taylor's impact technique, J. Mech. Phys. Solids, 26, 1979, 289.
• [9] L. L. Wilson, J. W. House, M. E. Nixon, Time resolved deformation from the cylinder impact test AFATL-TR-89-76, November 1989.
• [10] G. R. Johnson, T. J. Holmquist, Evaluation of cylinder-impact test data for constitutive model constants, J. Appl. Phys., 64, 1988, 3901.
• [11] P. J. Maudin, R. F. Davidson, R. J. Henninger, Implementation and assessment of the mechanical-threshold-stress model using the EPIC2 and PINON computer codes, Los Alamos National Laboratory report LA-11895-MS, September 1990.
• [12] S. E. Jones, P. P. Gillis, J. C. Foster Jr., On the equation of motion of the undeformed section of a Taylor impact specimen, J. Appl. Phys., 61, 1987, 499.
• [13] S. E. Jones, P. P. Gillis, J. C. Foster Jr., L. L. Wilson, A one-dimensional two-phase flow model for Taylor impact specimens, J. Engr. Mat'ls. Tech. Trans. ASME, 113, 1991, 228.
• [14] J. D. Cinnamon, S. E. Jones, J. C. Foster Jr, P. P. Gillis, An analysis of early time deformation rate and stress in the Taylor impact test, Mechanical Behavior of Materials–VI. Proc. Of the Sixth Int. Materials Conf., Kyoto, Japan, July 1991, vol. 1, eds. M. Jano and T. Inouc, 1991, p. 337.
• [15] S. E. Jones, P. J. Maudlin, P. P. Gillis, J. C. Foster Jr., An analytical interpretation of high strain rate materials behavior during early time plastic deformation in the Taylor impact test, Computers in Engineering 1992, ed. G.A. Gabriele, vol. 2, p. 173 ASME, New York, 1992.
• [16] P. J. Maudlin, J. C. Foster Jr., S. E. Jones, On the Taylor test, Part III: A continuum mechanics code analysis of plastic wave propagation, Los Alamos National Laboratory report LA-12836-MS, November 1994.
• [17] J. C. Foster Jr., P. J. Maudlin, S. E. Jones, On the Taylor test, Part I: A continuum analysis of plastic wave propagation, Proc of the 1995 APS Topical Conf. An Shock Compression of Condensed Matter, Seattle, Washington, August 1995, p. 291.
• [18] P. J. Maudlin, J. C. Foster Jr., S. E. Jones, An engineering analysis of plastic wave propagation in the Taylor test, Int. J. Impact Engng, 19, 1997, 95.
• [19] N. Cristescu, Dynamic plasticity, North-Holland, Amsterdam, 1967.
• [20] M. A. Meyers, Dynamic behaviour of materials, Johs Wiley and Sons, INC, New York-Chichester-Brisbane-Toronto-Singapoure, 1994.