Продукты детонации

Фронт 'детонации

Непрореагиро давшее ВВ

Ударный фронт

Рис. 126. Образование в металле, контактирующем с ВВ, ударного фронта при £ С

Рис. 127. Зависимость давления на металл от времени и от толщины заряда [118]

Свободной поверхность (?)

Рис. 128. Ударные волны в металле:

а — распределение скоростей частиц (и) и напряжений (о) в зубовидной волне сжатия; б — отражение зубовидной ударной волны от перпендикулярной к ней свободной поверхности тела; в — отражение от свободной поверхности тела наклонной ударной волны

с увеличением Н растет продолжительность действия давления (рис. 127).

При анализе процессов распространения ударных волн обычно принимают, что твердое тело является абсолютно упругим и подчиняется закону Гука. Упругие волны в металле приводят к возмущениям, сопровождаемым только изменением объема (продольные волны), и возмущениям, связанным только с изменением формы, т. е. со сдвигом (поперечные волны). Скорость распространения продольных волн, равная скорости распространения звука, приблизительно вдвое выше, чем поперечных (для железа соответственно 5950 и 3120 и/сек, для алюминия 6100 и 3100 м/сек).

Необходимо различать скорость распространения волны и скорость движения отдельных частиц в материале. При волне сжатия скорость частиц направлена в сторону распространения волны; при волне растяжения — в противоположную сторону.

Рассмотрим плоскую волну сжатия, распространяющуюся слева направо со скоростью С (рис. 128, а), в которой скорость частиц убывает за фронтом волны на расстоянии К по линейному закону от ышах до нуля. Такое зубовидное возмущение удовлетворительно описывает истинное распределение скорости в ударной волне, возникающей в металле в результате детонации ВВ. Скорость распространения волн в металле зависит от его упругих постоянных, которые могут существенно изменяться при больших напряжениях. Однако для практических целей ее можно считать постоянной. Напряжения в металле а, возникающие в упругой волне, пропорциональны скорости частиц и. Продольная волна, проходя через любую точку тела, перемещает ее в течение короткого времени со скоростью, изменяющейся от «гаах до 0, на некоторую конечную величину. Это перемещение остается и после прохождения волны. Таким образом, все точки на пути волны оказываются смещенными на одинаковую величину, если, конечно, амплитуда скорости итах остается постоянной, т. е. колебания не затухают.

При сварке взрывом могут иметь существенное значение отражение волн напряжения от поверхности металла и прохождение их через границу раздела разных сред, а также эффект наложения встречных волн. Плоская ударная волна с фронтом, параллельным свободной поверхности тела, отражается в виде плоской волны с одинаковой амплитудой, но с изменением знака напряжения; волна сжатия отражается в виде волны растяжения. Так как нормальные напряжения на свободной поверхности всегда равны нулю, отражение зубовидной волны сжатия можно представить как встречу двух волн противоположного знака, при которой на свободной поверхности суммарное напряжение все время остается нулевым (—о = + с) (рис. 128, б). Волна 1, придя в положение 2,