Динамика проникания жесткого вращающегося индентора в грунт

• Автор: Хромов, Игорь Викторович
• Шифр специальности: 01.02.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Тула
• Количество страниц: 107 с. : ил.

I. Анализ состояния проблемы. Цель и задачи исследования
II. Определение интегральных силы лобового сопротивления и момента трения при проникании инден-тора в грунт
2.1. Решение задачи для случая поступательного движения индентора
2.1.1. Определение текущего значения элементарной силы сопротивления преграды
2.1.2. Определение текущего значения интегральной силы сопротивления преграды
2.2. Решение задачи для случая поступательновращательного движения индентора в преграде
III. Связанная задача поступательно-вращательного движения индентора в преграде
3.1. Экспериментально-теоретический способ определения
численных значений физических констант для грунтов, входящих в структуру уравнений движения индентора
3.1.1 Описание схемы проведения и результаты экспериментов
3.1.2 Определение численных значений констант для конкретных фунтов и префад

3.2. Оценка влияния вращательного движения инденторов
и трения на параметры проникания
IV. Частные случаи решения обратной задачи оптимального проектирования головных частей инденторов
4.1. Оптимизация геометрических параметров конических головных частей инденторов
4.2. Вариационная задача оптимизации геометрических параметров оживальных головных частей инденторов
4.3. Сопоставление результатов расчётов с экспериментальными данными и выработка практических рекомендаций
Заключение. Основные результаты и выводы
Библиографический список

Проблема проникания различного вида и назначения инденторов в деформируемые преграды актуальна и многопланова. Например, в военной технике существует класс боеприпасов (пули стрелкового оружия, артиллерийские снаряды, мины, боевые части ракет) проникающего типа, боевая эффективность которого существенно зависит от глубины, на которой находится боеприпас в преграде в момент его подрыва. Причём, важно уметь достоверно прогнозировать не только положение боеприпаса в преграде, но и время, за которое он достигает этого положения, для соответствующей установки взрывательного устройства. Кроме того, иногда бывает важно спроектировать головную часть боеприпаса таким образом, чтобы полная глубина его проникания в преграду (то есть глубина проникания до полной остановки боеприпаса) была максимальной [ 7, 8, 9, 14, 42, 45, 56, 59].
Или ещё пример. В строительной технике и в обработке металлов давлением актуально проектировать инденторы типа «карандаши», сваи, пуансоны таким образом, чтобы при их забивании в грунты или при глубокой прошивке отверстий сила лобового сопротивления преграды была бы возможно минимальной, так как это снижает энергоёмкость процесса и повышает запас прочности индентора [ 31, 41, 52, 53 ].
И, наконец, в последние годы развивается направление, связанное с контактным исследованием свойств поверхностей планет солнечной системы - необходимо, чтобы удар и проникание индентора в грунт планеты был, с одной стороны, возможно более мягким, с другой - глубоким, чтобы обеспечить сохранность бортовой регистрирующей и передающей аппаратуры, а также максимальную информативность эксперимента [ 10, 11, 18 ].
Экспериментальным и теоретическим моделированием проникания инденторов в деформируемые преграды исследователи занимаются уже более столетия, но особенно интенсивно это направление развивается последние пятьдесят лет. Следует отметить работы в этом направлении таких отечест-

2 К,
х 1п
К0 + КХУС, +
2Кг^К2х
(3.15)
х 1п
(2ХгГС| + К, - 4К, - К + ■]к; ~ 4Х,А2 )
(зх, ГС( + к, + ,/*-■ + 4А’„ К, Л*. - № -4 А, А,)
если К,2 — 4К0К2 > О,
Ф{К',К„К2)= •£[5ШХ,
4 М

л с!2 2 К,

К0 + Кх Ус. + К2У2С1

К2У/4К0К2
(3.16)
2 К2УС1 + К, апЛап—р= — - агаап

^4 к^к, - к;
если 4 К0 К2 - К} >
Так как по определению функции (3.15) и (3.16) имеют единственный безусловный экстремум - минимум, и область определения их в пространстве К0, Кх, К2 известна априори (первый октант пространства), то, следуя [ 29, 38 ] , поиск оптимального искомого сочетания коэффициентов Ко, К,, К2 целесообразно проводить путём прямого перебора с последовательным уменьшением шагов в окрестностях оптимального сочетания коэффициентов.