Исследование процессов высокоскоростного деформирования и разрушения комбинированных ударников

• Автор: Орлов, Юрий Николаевич
• Шифр специальности: 01.02.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 164 с. : ил.

1. Основные уравнения и соотношения модели
1.1. Математическое описание сжимаемого упругопластического тела
1.2. Определяющие соотношения
1.2.1. Уравнение состояния для пористого твердого тела
1.2.2. Критерии разрушения
1.3.Формы записей основных уравнений
1.4.Начальные и граничные условия
1.5. Метод решения системы уравнений
1.5.1 Конечно-разностная аппроксимация уравнений
1.5.2. Метод расчета контактных границ. Алгоритмы скольжения и эрозии
1.5.3 Механизм расщепления расчетных узлов
1.5.4. Блок-схема расчета и описание программного комплекса
1.6. Выводы
2. Тестовые расчеты
2.1. Сравнение с аналитическим решением
2.2. Задача о распаде разрыва (соударении двух цилиндров)
2.3. Сравнение экспериментальных данных с результатами расчетов
2.3.1. Баллистический стенд пороховой метательной установки
2.3.2. Соударение стального цилиндра с жесткой стенкой
2.3.3. Расчет сквозного пробития стальным ударником однородных, слоистых и разнесенных преград
2.3.4. Расчет внедрения ударников в «полубесконечные» преграды
2.4. Откольное разрушение в материале при ударе
2.5. Моделирование взрывного нагружения материала
2.6. Выводы
3. Исследование влияния компоновки и формы ударника на его пробивное действие
3.1. Соударение пуль оживальной, полуоболочечной, оболочечной и затупленной форм с преградами
3.2. Влияние материала сердечника на пробивное действие ударников
3.3. Пробивное действие разрезных ударников
3.4. Поведения оболочки ударника при её взаимодействии с преградой
3.5. Влияние формы головной части ударника на его пробивное действие
3.6. Влияние начальной скорости соударения и предела текучести преграды
на пробивное действие ударников
3.7. Выводы
4. Численное моделирование взаимодействия неоднородных и резиновых ударников с преградами
4.1. Неоднородные ударники
4.2. Резиновые ударники
4.3 Выводы
5. Динамика деформирования ударников наполненных ВВ
5.1. Механизмы ударноволнового инициирования ВВ
5.2. Критерии чувствительности к ударноволновому нагружению
5.3. Соударение цилиндрического ударника с наполнителем
со стальной преградой
5.4. Соударение наполненного оживального ударника
со стальной преградой
5.5. Выводы
Заключение
Список используемой литературы
Приложение

Высокоскоростные процессы, протекающие в твердых телах при их ударном или взрывном нагружении, являются предметом интенсивных фундаментальных и прикладных исследований. Причиной тому является активная технологическая деятельность человека, связанная с проблемами развития авиационно-космической, морской и наземной техники.
К актуальным направлениям научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, в которых задачи удара могут найти приложение, можно отнести создание эффективных противоударных защит гражданских и военных объектов и техники, гидроштамповку, ударноволновое прессование, сварку и резание взрывом, взрывное упрочнение металлов, безопасность оболочек ядерного реактора в случаях попадания в них предметов извне (летательных аппаратов, осколков и пр.) или нагружения изнутри (опасны высокие давления, возникающие при нарушении работы реактора) и т.д. Кроме этого, надо отметить необходимость защиты космических аппаратов от воздействия на них микрометеоритов и частиц техногенного происхождения. Накопленный опыт в области высокоскоростного деформирования твердых тел представляет интерес в медицине и астрофизике [1-8].
Результат ударного или взрывного нагружения твердых тел зависит от сложных процессов, которыми эти нагружения сопровождаются и протекают при разнообразных условиях (начальная скорость взаимодействия объектов, их состав, форма, физикомеханические свойства и т.д.). Необходимо отметить, что в большинстве случаев при соударении имеют место разрушение материала на отдельные фрагменты, а также, возможно, плавление и испарение материалов.
Количественное описание высокоскоростных ударных явлений наталкивается на множество сложных проблем, которые в настоящее время далеки от решения и требуют использования теоретических и экспериментальных методов исследования. Некоторые результаты в виде экспериментальных зависимостей и характеристик, можно получить посредством проведения широкомасштабных модельных и натурных экспериментов при помощи различных баллистических установок и взрывных ускорителей для метания тел. Например, определить размеры осколков, форму и глубину кратера, предельную толщину пробития и т.д. Однако необходимо отметить техническую сложность и дороговизну проведения таких опытов, а также невозможность получения подробной информации о произвольно выбранном пространственно-временном распределении полей напряжений, деформаций и областей разрушений. Тем не менее, важность получения экспериментальных результатов высока и сомнений не вызывает.

60 мкс
0 мкс
Т,мкс
Рисунок 2.4 - Удар стального цилиндра по жесткой стенке.
Примечание. Начальная длина ударника 20.6 мм, диаметр 6.88 мм, начальная скорость 542 м/с, предел текучести 1.0 ГПа. Экспериментальные данные взяты из статьи «Экспериментальное исследование динамики взаимодействия деформируемого образца с высокопрочным основанием» Брагин В С, Захаров В.М//МДТТ. Томск: Из-во ТГУ, 1991,с. 48-54.
четах фиксировалось окончательное относительное укорочение цилиндра, равное отношению его конечной длины к начальной длине 1к/10, которое сравнивалось с экспериментальными данными [77]. Результаты сравнения при различных начальных скоростях представлены в таблице 2.3.
Из таблицы видно, что при моделировании удара алюминиевого цилиндра по жест-