Математическое моделирование высокоскоростного взаимодействия ударников со слоисто-разнесенными преградами, содержащими взрывчатое вещество, в трехмерной постановке

• Автор: Валуйская, Лариса Анатольевна
• Шифр специальности: 01.02.06, 01.02.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 100 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
1. Физикоматематическая постановка задачи о взаимодействии ударника со взрывчатым веществом, защищенным металлической оболочкой.

1.1. Замкнутая система уравнений динамики пористой упругопластической среды.

1.2. Уравнения состояния и макрокинетика разложения твердых взрывчатых веществ в ударных и детонационных волнах.
1.3. Постановка трехмерной задачи о наклонном соударении ударника с ВВ, экранированным металлической пластиной

2. Численный метод расчета.

2.1. Конечноразностные уравнения численного метода конечных элементов в задачах ударного взаимодействия тел при использовании модели пористой упругопластической среды

2.2. Тестовые расчеты

3. Результаты расчетов прикладных задач

3.1. Результаты расчета взаимодействия удлиненного ударника со взрывчатым веществом, защищенным металлической пластиной, имитирующей элемент динамической защиты
3.2. Взаимодействие ударников со взрывчатым веществом, защищенным слоисторазнесенными преградами
3.3. Влияние демпфирующего слоя в слоисторазнесенной конструкции на процесс ударноволнового
инициирования детонации ВВ ударником
Заключение.
Список использованной литературы


Вычислительный эксперимент не только не ограничивает скорость удара, массу ударника и так далее, но и с его помощью можно получить детальную количественную информацию обо всех параметрах процесса, а также о характере разрушения на различных стадиях соударения. Очевидно, что наиболее эффективным способом изучения закономерностей взаимодействия ударника с преградой является согласованное проведение физического и вычислительного эксперимента, позволяющее, в частности, провести уточнение и коррективы математической модели и программы счета. Математическое моделирование -это комплексная проблема, требующая для своего решения детальной разработки широкого круга вопросов, связанных с построением физической и математической моделей, созданием надежных и эффективных численных методов, составлением программ для ЭВМ, проведением многовариантных расчетов и обработкой результатов. Первые публикации по математическому моделированию процессов ударного взаимодействия поражающих элементов с тонкими экранами появились в США /1,5,-/. Расчеты проведены в рамках гидродинамической и упругопластической моделей механики сплошной среды. Актуальность решения этих задач в первую очередь связана с проектированием противометеоритной защиты космических аппаратов. У нас в стране данные математического моделирования процессов ударного взаимодействия поражающих элементов с тонкими экранами использовались при создании космических аппаратов «Вега», исследовавших комету Галлея /,/. Бурный прогресс вычислительной техники и численных методов механики сплошной среды, а также разработка на основе экспериментальных данных математических моделей поведения материалов, учитывающих широкий спектр физических явлений, возникающих при динамическом нагружении, дали новый импульс развитию математического моделирования процессов высокоскоростного соударения. В работах /,-/ предлагается методика численного моделирования процесса поражения преград конечной толщины, защищенных тонкими экранами, в диапазоне скоростей соударения, для которого поражающий элемент и выбитая часть экрана находятся в запреградном пространстве в мелко раздробленном конденсированном состоянии. Упругопластическое поведение материалов описывается моделью Прандтля-Рейсса с критерием текучести Мизеса. Оценка степени повреждения поражающего элемента и разнесенной мишени производится с помощью временного критерия прочности // или с позиции кинетики накопления дефектов //. Разработана импульсная модель воздействия осколочного потока на экранированную конструкцию. Решение поставленной проблемы осуществляется в два этапа. На втором этапе решается задача о воздействии осколочного потока на преграду конечной толщины. Сравнительный анализ результатов численных расчетов и эксперимента показал, что предложенная импульсная модель воздействия осколочного потока дает удовлетворительное совпадение по основным параметрам поражения экранированных конструкций. Заложенный в модель среды критерий отрывного разрушения и дискретное представление сплошной среды посредством частиц позволили авторам статьи // исследовать влияние начальных условий соударения (скорости, геометрических размеров поражающего элемента и мишени) на образование осколочного потока в диапазоне скоростей встречи 1. Рассматривались разнесенные монолитные мишени, то есть экран и вторая преграда представляли собой листы из одного материала. В работе // в гидродинамическом приближении проведены расчеты удара поражающими элементами массой 5 и г. Изучалось влияние массы ударника, его формы и скорости на процесс взаимодействия со второй мишенью. В литературе практически отсутствует информация о математическом моделировании процесса пробивания поражающим элементом системы разнесенных преград, первая из которых состоит из теплозащитного покрытия и несущей оболочки, а вторая, расположенная на некотором расстоянии от первой, может быть как монолитной, так и многослойной. Следует заметить, что во всех выше перечисленных публикациях решение задач проведено для осесимметричного случая.