Проявления неустойчивости при схлопывании металлических облицовок кумулятивных зарядов и в родственных струйных течениях динамически деформируемых профилированных тел
Авторы: Бабкин А.В., Новосельцев А.C., Ладов С.В.
Опубликовано в выпуске: #7(115)/2021
DOI: 10.18698/2308-6033-2021-7-2091
Раздел: Механика | Рубрика: Механика деформируемого твердого тела
Представлен краткий анализ ряда опубликованных работ, посвященных исследованию особенностей кумулятивного взрыва в условиях возможного развития поверхностной неустойчивости схлопывающейся облицовки кумулятивного заряда. В большинстве работ поверхностная неустойчивость изначально инициировалась гармоническими поверхностными возмущениями или возмущениями параметров задаваемой нагрузки, имитирующей взрывную. Неустойчивость проявлялась в форме развития с течением времени поверхностных возмущений, отсутствие или ограниченный рост рассматривались как сохранение устойчивости деформируемой оболочки. Помимо влияния неустойчивости на кумулятивные процессы были исследованы и родственные им струйные течения. Это так называемое взрывное диспергирование (пыление), происходящее как под воздействием интерференции ударных волн и волн разгрузки, так и при наличии начальных возмущений формы поверхности. Анализ исследований построен в рамках феноменологического подхода — рассматривались как основные результаты опытов, так и их математические описания, которые в большинстве случаев выполнялись с позиций, установившихся в механике сплошных сред, а также с помощью численного моделирования. По результатам были сформулированы выводы о причинах и формах проявления поверхностной неустойчивости схлопывающихся металлических облицовок кумулятивных зарядов, характере развития и параметрах процесса функционирования таких зарядов, а также об особенностях и закономерностях данного процесса.
Литература
[1] Elliot L.A .Calculation of the Growth of Interface Instabilities by a Lagrangian Mesh Method. 4th Intern. Symp. On Detonation. Washington, 1967, pp. 316–320.
[2] Бабкин А.В., Бондаренко П.А., Федоров С.В. и др. Предельно допустимые параметры импульсного теплового воздействия на кольцевые системы с энергетическим материалом. Оборонная техника. 2000, № 1–2, с. 35–40.
[3] Бабкин А.В., Бондаренко П.А., Ладов С.В., Федоров С.В. Ограничения возможностей повышения пробития кумулятивного заряда при импульсном тепловом воздействии на его облицовку. Экстремальные состояния вещества. Детонация. Ударные волны. Труды Международной конференции III Харитоновские тематические научные чтения. Саров, ВНИИЭФ, 2002, с. 257–263.
[4] Бабурин М.А., Баскаков В.Д., Зарубина О.М. и др. Применение профилированных по толщине заготовок для управления толщиной стенки штампуемых свинцом оболочковых деталей. Технология металлов, 2016, № 11, с. 7–8.
[5] Колпаков В.И., Плетнев С.Л. Влияние предварительного нагрева облицовки на эффективность действия кумулятивных зарядов. Тезисы докладов IV Международной конференции «Лаврентьевские чтения по математике, механике и физике». Новосибирск, ИГ СО РАН, 1995, с. 125.
[6] Кореньков В.В., Обухов А.С., Смеликов В.Г. Увеличение глубины пробития стальной преграды зарядом с предварительно нагретой кумулятивной облицовкой. Двойные технологии, 1999, № 4, с. 53–54.
[7] Иванов А.Г., Лавровский Ю.Д., Огородников В.А. Некоторые случаи развития детерминированных возмущений на сходящихся оболочках. Прикладная механика и техническая физика, 1992, т. 33, № 5, с. 116–119.
[8] Иванов А.Г., Огородников В.А., Карпенко Г.Я. и др. О влиянии сдвиговой прочности на развитие неустойчивости при торможении сходящихся оболочек. Прикладная механика и техническая физика, 1994, т. 35, № 4, с. 163–167.
[9] 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, № 2, с. 171–176.
[10] Чарахчьян А.А. Неустойчивость Рихтмайера — Мешкова на границе раздела сред при прохождении через нее двух последовательных ударных волн. Прикладная механика и техническая физика, 2000, т. 41, № 1, с. 28–37.
[11] Голубятников А.Н., Зоненко С.И., Черный Г.Г. Новые модели и задачи теории кумуляции. Успехи механики, 2005, т. 3, № 1. с. 31–31.
[12] Орленко Л.П. Физика взрыва. Изд. 3-е, испр. В 2 т., т. 2. Москва, ФИЗМАТЛИТ, 2004, 656 с.
[13] 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, т. 54, № 4, с. 69–73.
[14] Зельдович В.И., Фролова Н.Ю., Хейфец А.Э., Шорохов Е.В. Деформационные явления при схождении металлических цилиндрических оболочек. Потеря устойчивости. Физика горения и взрыва, 2019, т. 55, № 4, с. 92–102.
[15] Зельдович В.И., Фролова Н.Ю., Хейфец А.Э., Шорохов Е.В. Деформационно-температурные процессы, происходящие при схлопывании толстой цилиндрической оболочки из стали 20. Физика металлов и металловедение, 2015, № 3, с. 300–308.
[16] Зельдович В.И., Фролова Н.Ю., Хейфец А.Э., Шорохов Е.В. Фазовые и структурные превращения в низкоуглеродистой стали, происходящие при схлопывании цилиндрической оболочки. Физика металлов и металловедение, 2017, № 7, с. 715–724.
[17] Зельдович В.И., Фролова Н.Ю., Хейфец А.Э., Шорохов Е.В. Металлографическое исследование структурных изменений в меди, происходящих при схождении цилиндрических оболочек. Физика металлов и металловедение, 2019, № 4, с. 381–388.
[18] Selivanov V.V., Fedorov S.V., Nikolskaya Y.M., Ladov S.V. Compact element formation for modeling of the high-velocity impacts of particles onto spacecraft materials and construction elements in earth condition. Acta Astronautica, 2017, vol. 135, no. 10, pp. 34–43.
[19] Огородников В.А., Михайлов А.Л., Романов А.В. и др. Моделирование струйных течений при выходе ударной волны на профилированную свободную поверхность. Прикладная механика и техническая физика, 2007, т. 48, № 1, с. 16–23.
[20] Qiang Z., Graham M.J. A numerical study of Richtmyer–Meshkov instability driven by cylindrical shocks. Physics of Fluids, 1998, vol. 974, № 10. DOI: 10.1063/1.869624
[21] Lopez Ortega A., Lombardini M., Barton P., et. al. Richtmyer–Meshkov instability for elastic–plastic solids in converging geometries. Journal of Mechanics and Physics of Solids, 2015, vol. 76, pp. 291–324.
[22] Lopez Ortega A., Lombardini M., Pullin D., Meiron D. Numerical simulations of the Richtmyer–Meshkov instability in solid-vacuum interfaces using calibrated plasticity laws. Phisical Review, 2014, vol. 89 (3), art. no. 033018. DOI: 10.1103/PhysRevE.89.033018
[23] Чарахчьян А.А. Об устойчивости кумулятивных струй, возникающих при импульсном воздействии на конические мишени. Прикладная механика и техническая физика, 1997, т. 38, № 3, с. 9–13.
[24] Огородников В.А., Иванов А.Г., Михайлов А.Л. и др. О выбросе частиц со свободной поверхности металлов при выходе на нее ударной волны и методах диагностики этих частиц. Физика горения и взрыва, 1998, т. 34, № 3, с. 103–107.
[25] Огородников В.А., Иванов А.Г., Крюков Н.И. Ударно-волновое диспергирование конструкционных материалов. Физика горения и взрыва, 1999, т. 35, № 5, с. 122–126.
[26] Огородников В.А., Романов Ф.В., Ерунов С.В. и др. Взаимодействие металлического лайнера с сосредоточенными элементами и передача возмущений по ним. Физика горения и взрыва, 2008, т. 44, № 6, с. 107–113.
[27] Невмержицкий Н.В., Раевский В.А., Сотсков Е.А. [и др.]. Некоторые особенности выброса частиц с поверхности ударно-нагруженного свинцового образца. Физика горения и взрыва, 2018, т. 54, № 5, с. 82–89.
[28] Чудаков Е.Ф., Федоров А.В., Финюшин С.А. и др. Регистрация скорости и удельной массы потока частиц, выбрасываемых с поверхности металлов при их ударно-волновом нагружении. Физика горения и взрыва, 2018, т. 54, № 5, с. 90–95.
[29] Тен К.А., Пруэлл Э.Р., Кашкаров А.О. и др. Регистрация выброса частиц из ударно нагруженных металлов методами синхротронного излучения. Физика горения и взрыва, 2018, т. 54, № 5, с. 103–111.
[30] Власов А.Н., Журавлев А.В., Пашенцев В.А. и др. Рентгенографическое исследование динамики развития пылевых струй с поверхности металла. Физика горения и взрыва, 2019, т. 55, № 4, с. 42–60.