Численный анализ схлопывания упругопластической оболочки с учетом развития неустойчивости процесса
Авторы: Новосельцев А.C., Бабкин А.В.
Опубликовано в выпуске: #3(99)/2020
DOI: 10.18698/2308-6033-2020-3-1962
Раздел: Механика | Рубрика: Механика деформируемого твердого тела
В статье представлено схлопывание упругопластической оболочки (кумулятивной облицовки) под действием внешних поверхностных сил, имитирующих взрывное нагружение, изучаемое с помощью математического моделирования с использованием численных методов расчета. Данная оболочка рассматривалась в рамках двумерной плоской нестационарной задачи механики сплошных сред. В качестве численного метода использовался лагранжев метод Уилкинса. Неустойчивость деформирования оболочки инициировалась гармоническими поверхностными возмущениями, изначально задаваемыми на наружной или внутренней поверхности. Параметры взрывного нагружения (максимальное давление, постоянная времени спада давления, время приложения взрывной нагрузки) также изменялись в ходе численного эксперимента. Степень проявления неустойчивости определялась по отклонению возмущенной поверхности (границы так называемого струеобразующего слоя) от цилиндрической поверхности. Показано влияние на развитие неустойчивости параметров оболочки, импульсного нагружения на оболочку. Установлены параметры, наиболее сильно влияющие из них на неустойчивость при схлопывании.
Литература
[1] Селиванов В.В., ред. Боеприпасы. В 2 т. Т. 1. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2019, 506 с.
[2] Орленко Л.П., ред. Физика взрыва. В 2 т. Т. 2. Москва, Физматлит, 2002, 656 с.
[3] Пай В.В., Титов В.М., Лукьянов Я.Л., Пластинин А.В. Исследование неустойчивости конической облицовки в процессе формирования кумулятивной струи. Физика горения и взрыва, 2019, № 4, с. 69–73.
[4] Зельдович В.И., Фролова Н.Ю., Хейфец А.Э., Хомская И.В., Дегтярев А.А., Шорохов Е.В. [и др.]. Деформационные явления при схождении металлических цилиндрических оболочек. Потеря устойчивости. Физика горения и взрыва, 2019, № 4, с. 92–102.
[5] Бабкин А.В., Колпаков В.И., Охитин В.Н., Селиванов В.В. Численные методы в задачах физики быстропротекающих процессов. Т. 3. 2-е изд., испр. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2006, 520 с.
[6] Колпаков В.И., Ладов С.В., Рубцов А.А. Математическое моделирование функционирования кумулятивных зарядов. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1998, 36 с.
[7] Новосельцев А.С., Бабкин А.В. Математическая модель схлопывания упругопластической оболочки с учетом возможного развития неустойчивости процесса. Инженерный журнал: наука и инновации, 2019, вып. 5. http://dx.doi.org/10.18698/2308-6033-2019-5-1874
[8] Бабкин А.В., Бондаренко П.А., Федоров С.В., Ладов С.В., Колпаков В.И. Ограничения возможностей повышения пробития кумулятивного заряда при импульсном тепловом воздействии на его облицовку. Экстремальные состояния вещества. Детонация. Ударные волны: Труды Междунар. конф. III Харитоновские тематические научные чтения. Саров, ВНИИЭФ, 2002, с. 257–263.
[9] Elliot L.A. Calculation of the Growth of Interface Instabilities by a Lagrangian Mesh Method. 4th Int. Symp. on Detonation. Washington, 1967, рр. 316–320.
[10] Barnes J.F., Blewitt P.J., McQueen R.G., et al. Tailor instabilities in solids. Journal of Applied Physics, 1974, vol. 45, no. 4, рр. 727–734.
[11] Barnes J.F., Janney D.R., London R.R., et al. Further experimentation on Tailor instability in solids. Journal of Applied Physic, 1980, vol. 51, no. 9, рр. 78–79.
[12] Дреннов О.Б., Михайлов А.Л., Огородников В.А. О задании и эволюции локальных (периодических) возмущений в экспериментах по исследованию неустойчивости Рэлея — Тейлора в средах с прочностью. Прикладная механика и техническая физика, 2000, т. 41, № 4, с. 171–176.
[13] Чарахчьян А.А. Об устойчивости кумулятивных струй, возникающих при импульсном воздействии на конические мишени. Прикладная механика и техническая физика, 1997, т. 38, № 3, с. 10–13.
[14] Чарахчьян А.А. Неустойчивость Рихтмайера — Мешкова границы раздела сред при прохождении через нее двух последовательных ударных волн. Прикладная механика и техническая физика, 2000, т. 41, № 1, с. 28–37.
[15] Маринин В.М., Бабкин А.В., Колпаков В.И. Методика расчета функционирования кумулятивного заряда. Оборонная техника, 1995, № 4, с. 34–39.