2.3 Метод отражения

В этом методе [5] ударная волна в исследуемом веществе образуется при соударении ударника, разгоняемого продуктами взрыва, с экраном из материала с известным уравнением состояния или, по крайней мере, известной ударной адиабатой.

При известных параметрах ударной волны в экране, в исследуемом веществе достаточно измерить только скорость ударной волны. Параметры ударной волны в экране определяют либо в предварительной серии экспериментов, либо в том же опыте, в котором проводится регистрация D в исследуемом образце. На рисунке 2.4 в P-U – координатах рассмотрен переход ударной волны из экрана в исследуемый образец.

ОЭ– волновой луч экрана , P_нэ– ударная адиабата экрана, Р_s.э.– изэнтропа расширения экрана из состояния 1, - адиабата торможения экрана из состояния 1; ОВ и - волновые лучи исследуемых образцов

Рисунок 2.4-P-U – диаграмма метода отражения

Распад разрыва, возникающий при отражении ударной волны от границы экрана с исследуемым образцом, приводит к образованию двух волн. По образцу всегда будет распространяться ударная волна, отраженная волна в экране может быть либо ударной, если динамическая жесткость исследуемого вещества больше жесткости экрана, либо волной разрежения при обратном соотношении жесткости. Соответствующие диаграммы для этих случаев даны на рисунке 2.5.

а) случай, когда отраженная волна – ударная. - ударная волна в экране, - ударная волна в образце, - отраженная ударная волна в экране, - контактная граница.

б) случай, когда отраженная волна – волна разрежения. - ударная волна в экране, - ударная волна в образце, - волна разрежения в экране, - контактная граница.

Рисунок 2.5 – Х - t - диаграмма метода отражения

По измеренному значению волновой скорости в экране D_э пересечением его волнового луча со своей ударной адиабатой Р_н.э. находятся параметры исходного состояния “1” экрана. После отражения в экране возникает новое состояние, лежащее либо на адиабате вторичного сжатия 1- , либо на изэнтропе расширения 1-2. Регистрация в опыте значения волновой скорости в образце D_о задает наклон волнового луча . Точка пересечения этого луча с кривой Р_н.э.1Р_s определяет давление и массовую скорость ударной волны в исследуемом образце, которые равны давлению и скорости контактной границы между экраном и образцом (см. x-t диаграмму).

Строго говоря, для расчета в P-U плоскости волны разрежения Р_s.э. или волны второго сжатия необходимо знать уравнение состояния материала экрана в интересующем нас интервале параметров. Однако, при не слишком больших перепадах давления в отраженных ударных или волнах разрежения относительно проходящей волны в экране кривая Р_н.э.1Р_н.s. с достаточной точностью аппроксимируется зеркальным отображением основной ударной адиабаты Р_н.э. из точки 1. “Зеркальная” гипотеза, строгого термодинамического обоснования которой пока не найдено, упрощает процедуру определения параметров ударной волны в исследуемом образце.

Из P-U диаграммы видно, что чем ближе к исходному состоянию экрана 1 проходят волновые лучи для исследуемых веществ, тем меньше становится ошибка, вызванная зеркальной аппроксимацией. Поэтому в практике, в конкретных случаях, стремятся подобрать материалы экрана таким образом, чтобы их динамические жесткости (или ударно-волновые импедансы) были близкими к аналогичным характеристикам исследуемых веществ. Поэтому в зарубежной литературе его называют методом равных импедансов.