O falowej metodzie określania dynamicznych parametrów mechanicznych sprężysto-plastycznego materiału z liniowym wzmocnieniem za pomocą testu Taylora

• Autorzy: Włodarczyk E. , Jackowski A.

Warianty tytułu

EN

On wave method of determining dynamic mechanical parameters of elastic-plastic material with linear strain hardening by means of Taylor test

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Opracowano prostą inżynierską metodę określania dynamicznych parametrów mechanicznych materiałów sprężysto-plastycznych z liniowym wzmocnieniem. Wykorzystano do tego celu test Taylora, tj. prostopadłe zderzenie długiego pręta z płaską sztywną płytą. W oparciu o ścisłe falowe rozwiązanie tego zagadnienia początkowo-brzegowego, wyprowadzono zamknięte algebraiczne wzory, określające prędkość propagacji fali plastycznej w pręcie i dynamiczną granicę plastyczności materiału pręta. Praca uzupełnia wiedzę o dynamicznych właściwościach materiałów, szczególnie metali, i ma walory aplikacyjne w inżynierii materiałowej.

EN

A new simple engineering method to determine dynamic mechanical parameters of elastic-plastic materials with linear strain hardening is presented in this paper. For this purpose, the Taylor's impact test, i.e., perpendicular striking of the long rod on a fl at rigid target has been used. On the base of the exact wave solution of the above-mentioned initial boundary value problem, the dynamic yield point of a material rod have been derived. This paper supplements knowledge on dynamical properties of metals and it has application values in materials engineering.

Słowa kluczowe

PL

parametry mechaniczne metali dynamiczne; obciążenia udarowe; test Taylora; dynamiczna granica plastyczności

EN

dynamic mechanical parameters of metals; impact load-Taylor's test; dynamic yield stress

• Wydawca: Wojskowa Akademia Techniczna im. Jarosława Dąbrowskiego
• Czasopismo: Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 59, nr 2
• Strony: 373--394
• Opis fizyczny: Bibliogr. 26 poz., wykr.

Twórcy

autor

Włodarczyk E.

autor

Jackowski A.

• Wojskowa Akademia Techniczna, Wydział Mechatroniki, Instytut Techniki Uzbrojenia, 00-908 Warszawa, ul. S. Kaliskiego 2

Bibliografia

• [1] G. I. Taylor, The use of flat-ended projectiles for determining dynamic yield stress, I. Theoretical considerations, Proc. Roy. Soc., Series A, London, 194, 1948, 289.
• [2] A. C. Whiffin, The use flat-ended projectiles for determining dynamic yield stress, II. Tests on various metallic materials, Proc. Roy. Soc., Series A, London, 194, 1948, 300.
• [3] G. I. Barenblatt, A. I. Ishlinskii, On the impact of a viscoplastic bar on a rigid wall, Prikl. Math. Mekh., 26, 1962, 497.
• [4] 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., eds. M. Jano and T. Inouc, Kyoto, Japan, vol. 1, July 1991, 337.
• [5] N. Cristescu, Dynamic plasticity, North-Holland, Amsterdam, 1967.
• [6] 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, 291.
• [7] J. B. Hawkyard, D. Easoton, W. Johnson, The mean dynamic yield strength of copper and low carbon steel at elevated temperatures from measurements of the “mushrooms” of flat-ended projectiles, Int. J. Mech. Sci., 10, 1968, 929.
• [8] J. B. Hawkyard, A theory for the mushrooming of flat-ended projectiles impinging on a fiat rigid anvil, using energy considerations, Int. J. Mech. Sci., 11, 1969, 313.
• [9] I. M. Hutchings, Estimation of yield stress in polymers at high strain-rates using G. I. Taylors impact technique, J. Mech. Phys. Solids, 26, 1979, 289.
• [10] G. R. Johnson, T. J. Holmquist, Evaluation of cylinder-impact test data for constitutive model constants, J. Appl. Phys., 64, 1988, 3901.
• [11] S. E. Jones, P. P. Gillis, J. C. Foster Jr, L. X. Wilson, A one-dimensional two-phase flow model for Taylor impact specimens, J. Engr. Mat’ls. Tech., Trans. ASME, 113, 1991, 228.
• [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., 6l, 1987, 499.
• [13] 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, ed. G. A. Gabriele, vol. 2, ASME, New York, 1992, 173.
• [14] 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.
• [15] 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.
• [16] P. K. 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] P. J. Maudlin, 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.
• [18] M. A. Meyers, Dynamic behaviour of materials, John Wiley an Sons, INC, New York-Chichester-Brisbane-Toronto-Singapoure, 1994.
• [19] T. C. T. Ting, Impact of a nonlinear viscoplastic rod on a rigid wall, J. Appl. Mech. Trans. ASME, 33, 1966, 505.
• [20] L. L. Wilson, J. W. House, M. E. Nixon, Time resolved deformation from the cylinder impact test AFATL-TR-89-76, November 1989.
• [21] E. Włodarczyk et al., Estimation of dynamic yield stress of shell steels by means of the Taylor impact test (in Polish), Bull, Acad., 1, 56, 2007, 113.
• [22] S. E. Jones et al., An engineering analysis of plastic wave propagation in the Taylor test, Int. J. Engng, 19, 2, 1997, 95-106.
• [23] Kh. A. Rakhmatulin, Yu. A. Demyanow, Strength under intense short-tern loadings (in Russian), Gostizdat, Moskva, 1961.
• [24] M. Krzyżański, Partial differential equations of the second order, vol. II (in Polish), PWN, Warsaw, 1962.
• [25] S. Kaliski, Cz. Rymarz, K. Sobczyk, E. Włodarczyk, Waves, PWN, Warsaw, Elsevier, Amsterdam-Oxford-New York-Tokyo, 1992.
• [26] P. G. Shewmon (ed.), V. F. Zackay, Response of metals to high velocity deformation, Interscience Publishers, New York-London, 1961.