Разрушение комбинированных преград с интертными и реакционноспособными слоями при высокоскоростном ударе

• Автор: Зелепугин, Алексей Сергеевич
• Шифр специальности: 01.02.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 154 с. : ил.

Содержание
Введение
1. Математические модели и численные алгоритмы расчета соударения деформируемых твердых тел в пространственной постановке
1.1. Физико-математическая модель процесса деформирования и разрушения преград из инертных материалов при высокоскоростном взаимодействии тел, учитывающая кинетику повреждения материалов и тепловые эффекты

1.2. Метод численного решения задач высокоскоростного соударения

1.3. Моделирование динамического взаимодействия цилиндрического тела с жесткой стенкой в двумерной и трехмерной постановке
1.4. Расчет несимметричного высокоскоростного взаимодействия удлиненного ударника с семислойной комбинированной преградой в трехмерной постановке
2. Исследование несимметричного высокоскоростного взаимодействия удлиненного ударника с комбинированной преградой, содержащей слои инертных материалов
2.1. Деформирование и разрушение трехслойной преграды с промежуточном: слоем эластомера при высокоскоростном взаимодействии с удлиненным ударником
2.2. Исследование процессов деформации и разрушения удлиненного ударника при высокоскоростном взаимодействии с трехслойной защитной конструкцией, содержащей промежуточный слой эластомера
2.3. Деформация и разрушение многослойных преград из инертных материалов при высокоскоростном ударе стержня
3. Исследование процессов деформирования и разрушения комбинированных преград, содержащих промежуточные реакционноспособные слои, при высокоскоростном взаимодействии с удлиненным ударником
3.1. Анализ распространения ударных волн в двуслойной преграде при ударе под углом и по нормали
3.2. Моделирование механоактивируемых химических превращений в системе A1-S в условиях ударно-волнового нагружения
3.3. Высокоскоростное взаимодействие удлиненного ударника с трехслойной преградой с промежуточным химически активным слоем
3.4. Численное исследование несимметричного высокоскоростного взаимодействия удлиненного ударника с комбинированной преградой, включающей два промежуточных активных слоя
4. Динамика внедрения группы компактных тел в преграду
4.1. Экспериментальное обнаружение роста глубины внедрения при ударе группы тел с умеренными скоростями
4.2. Численное моделирование внедрения ударника в преграду с кратером. Физический механизм существенного роста глубины внедрения при ударе группы малодеформируемых тел по сравнению с одиночным ударом
Заключение
Список использованных источников
Приложение
Введение

Широкое применение в конечной баллистике удлиненных ударников обуславливает устойчивый интерес к исследованию особенностей их взаимодействия с преградами в условиях высокоскоростного соударения. Несмотря на большое внимание к данной проблеме и имеющиеся в литературе работы в этой области как экспериментального, так и теоретического плана [1 -11], проблема далека от полного решения. Развитие исследований стимулирует также модификация существующих и создание новых материалов, применение комбинированных конструкций, включающих материалы с существенно различной реологией. Значительное внимание исследователей привлекает проблема наклонного взаимодействия удлиненного ударника с комбинированными преградами конечной толщины [12 - 21]. Такие преграды располагаются перед основной, как правило, массивной, преградой и в классическом варианте состоят из трех слоев - лицевого и тыльного стальных слоев и промежуточного рабочего слоя. В качестве рабочего слоя часто используется взрывчатое вещество («динамическая защита»), реакционноспособная смесь (смесь, в которой при динамическом воздействии инициируются твердофазные химические превращения с сильными экзотермическими эффектами) или инертный материал. Последние два случая и, особенно, комбинация всех перечисленных случаев, мало изучены.
Актуальность исследований обусловлена потребностью в прогнозировании деформирования и разрушения комбинированных преград при наличии в ней нескольких слоев из инертных и реагирующих материалов, в качественной и количественной оценке процесса разрушения удлиненного ударника при несимметричном соударении с комбинированными преградами различных типов, в оценке запреградного воздействия группы тел.
Цель работы.
Целью диссертационной работы является исследование закономерностей разрушения комбинированных слоистых преград с инертными и

7^= -1.8 ГПа, с°р = 446.7 Дж/(кг-К), с1р = 804.3 Дж/(кг-К),
Тт = 1809 К, лНт = 246.6 кДж/кг.
В качестве эластомера рассмотрена белая вакуумная резина. Свойства указанной резины при высокоскоростных нагрузках исследовались ранее экспериментально [58]. Результаты проведенных экспериментальных исследований указывают на аномально высокую скорость волны разгрузки в резине по сравнению со скоростью ударной волны, что приводит к быстрому затуханию в ней ударной волны. Кроме того, с ростом давления изменяется скорость звука в ударно-сжатой резине, при этом коэффициент Пуассона изменяется от 0.4998 при нормальных условиях, что характерно для эластомеров, до 0.36 при давлении 4.2 ГПа, что характерно для металлов тел и означает затвердевание резины под действием давления ударного сжатия. При моделировании поведения белой вакуумной резины (р0 — 2085 кг/м3) в условиях ударно-волнового нагружения использовалась ударная адиабата:
их = 1.5+ 2.89 ир-0.53 и2р ,
представленная в упомянутой выше работе (и5 - скорость фронта ударной волны, ир - массовая скорость вещества за фронтом ударной волны).
В таблице 2.1 представлены параметры расчетных вариантов.
На рис. 2.2 - 2.7 представлены полученные в численных расчетах хронограммы процессов внедрения ударника из вольфрамового сплава в моменты времени 30, 60, 90, 120 и 150 мкс для вариантов трехслойной преграды с варьирующимися толщинами лицевого и тыльного слоев.
В качестве базового варианта была взята преграда, состоящая из верхней и нижней стальных пластин толщиной 3 мм. Результаты моделирования свидетельствуют о том, что несмотря на значительный угол подхода ударника
(60°), рикошетирующая доля формирующейся головной части ударника невелика (рис. 2.2а), что обусловлено геометрическими параметрами задачи и характеристиками материала взаимодействующих тел. С увеличением толщины верхней пластины до 6 мм (рис. 2.5), а так же заменой материала рабочего слоя