Исследование проникающей способности составных ударников из стали и текстолита в бронеплиты расчетно-экспериментальным методом | Вестн Том. гос. ун-та. Математика и механика. 2011. № 3(15).

Исследование проникающей способности составных ударников из стали и текстолита в бронеплиты расчетно-экспериментальным методом

Методом компьютерного моделирования исследованы процессы ударного взаимодействия двух типов составных ударников массой 300 г со стальными бронеплитами толщиной 50 мм. Скорость удара 1600 м/с. В первом варианте ударник представляет собой стальной стержень в поддоне из текстолита. Во втором - стальной стержень заменен набором из 10 стальных пластин разделенных прокладками из текстолита. Получено удовлетворительное согласование с результатами специально поставленного эксперимента.

Research of the penetrating ability of steel and textolite compound strikers into armor plates using the experiment-calculated method.pdf Исследование явлений, возникающих при высокоскоростном ударе, взрыве ивоздействии мощных потоков излучения на вещество, экспериментальными мето-дами без глубокого теоретического анализа часто не дают необходимого результата,несмотря на большие материальные и технические затраты. В связи с развитиемвычислительной техники резко возросла роль математического моделирования каксредства изучения различных явлений и процессов в твердых телах при динамиче-ских нагрузках [1 - 14]. Метод исследования свойств материалов, когда физическийэксперимент и математическое моделирование применяются совместно, дополняядруг друга, называется расчетно-экспериментальным [9, 10]. Создание надежныхметодов прочностных расчетов конструкций, работающих в условиях кратковре-менных импульсных воздействий, больших скоростей деформаций, интенсивногорадиационного облучения и других сложных физико-химических условий являетсяв настоящее время актуальной научно-технической задачей.В [7 - 9, 15, 16] предложена математическая модель, позволяющая рассчиты-вать в рамках механики сплошной среды напряженно-деформированное состоя-ние и разрушение в твердых телах в условиях взрывного и ударного нагружений.Динамическое разрушение в рамках данной модели рассматривается как процессроста и слияния микродефектов под действием образующихся в процессе нагру-жения напряжений. Локальным критерием как сдвигового, так и отрывного раз-рушений в хрупких материалах является предельная величина характерного раз-мера трещин. В пластических материалах локальным критерием отрывного раз-рушения служит предельная величина относительного объема пустот, а сдвигово-го - предельная величина пластических деформаций. Модель реализована в паке-те вычислительных программ «РАНЕТ-3» [17], предназначенном для решения за-дач удара и взрыва в полной трехмерной постановке модифицированным на ре-шение динамических задач методом конечных элементов [8, 9, 18]. В частности,данный комплекс программ использовался в [8] для анализа процессов, проте-кающих в стальных мишенях конечной толщины при групповом ударе сфериче-скими частицами, а также для исследования прочности моделей бетонных, желе-зобетонных и стальных трубобетонных колонн на неоднократный торцевой ударпадающего груза на копровой установке [9, 19]. Расчетно-экспериментальным ме-тодом в [20] проведено исследование проникающей способности группы ком-пактных цилиндрических элементов при последовательном ударе как по полубес-конечным стальным мишеням, так и по мишеням конечной толщины при различ-ных углах встречи.В данной работе проведен анализ проникающей способности в диапазоне ско-ростей удара до 2-х км/с в стальные бронеплиты составных ударников, представ-ляющих собой помещенный в поддон из текстолита набор стальных пластин, раз-деленных текстолитовыми прокладками. Экспериментальная часть исследованийвыполнена на высокоскоростной метательной установке, использующей электро-термохимическую технологию ускорения макротел [21, 22 ].1. Математическая модельУдельный объем пористой среды ƒ представляется в виде суммы удельногообъема матрицы ƒm и удельного объема пор ƒp . Пористость материала характе-ризуется относительным объемом пустот ƒ = ƒ ƒp либо параметром ƒ = ƒ ƒm ,которые связаны зависимостью ƒ =1 (1− ƒ).Система уравнений, описывающих движение пористой упругопластическойсреды, имеет вид20, ƒ , ƒ ,, : 2 ,2 3V V S V SJTd dV d dV d dS d EdV d dSdt dt dt dt dtƒ = ƒ = ⋅ ƒ = ⋅ ⋅= +ƒ = ƒƒ  u n  n ue s sss(1)где t - время; V - объем интегрирования; S - его поверхность; n - единичный век-тор внешней нормали; ƒ - плотность; ƒ = − pg + s - тензор напряжений; s - егодевиатор; p - давление; g - метрический тензор; u - вектор скорости;E = ƒ +u⋅u 2 - полная удельная энергия; ƒ - удельная внутренняя энергия;e=d−(d:g)g3 - девиатор тензора скоростей деформаций; d=(u+uT)2 -тензор скоростей деформаций; sJ =s

Ключевые слова

striker, mathematical modeling, high-speed impact, experimental, кратер, ударные волны, разрушение, ударник, бронеплита, высокоскоростное соударение, математическое моделирование, экспериментальное, armor plate, shock waves, destruction, crater

Авторы

ФИООрганизацияДополнительноE-mail
Югов Алексей АлександровичТомский государственный архитектурно-строительный университеткандидат технических наук, докторант кафедры метал-лических и деревянных конструкцийyugalex@sibmail.com
Буркин Виктор ВладимировичНациональный исследовательский Томский государственный университеткандидат физико-математических наук, заведующий сектором Научно-исследовательского института прикладной математики и механикиichan@niipmm.tsu.ru
Афанасьева Светлана Ахмед-РызовнаНациональный исследовательский Томский государственный университетдоктор физико-математических наук, старший научный сотрудник, ведущий научный сотрудник Научно-исследовательского института прикладной математики и механикиs.a.afanasyeva@mail.ru
Югов Николай ТихоновичНациональный исследовательский Томский государственный университетдоктор физико-математических наук, профессор, ведущий научный сотрудник Научно-исследовательского института прикладной математики и механикиn.t.yugov@mail.ru
Белов Николай НиколаевичНациональный исследовательский Томский государственный университетдоктор физико-математических наук, профессор, ведущий научный сотрудник Научно-исследовательского института прикладной математики и механикиn.n.belov@mail.ru
Ищенко Александр НиколаевичНациональный исследовательский Томский государственный университетдоктор физико-математических наук, профессор, заместитель директора Научно-исследовательского института прикладной математики и механикиichan@niipmm.tsu.ru
Всего: 6

Ссылки

Барышев М.С., Бураков В.А., Буркин В.В. и др. Разработка импульсных плазматронов и опыт их применения для насыпных зарядов в баллистических экспериментах // Химическая физика и мезоскопия. 2009. Т. 11. № 2. С. 147−152.
Baryshev M.S., Burakov V.A., et al. Using plasma to intensify the ignition and combustion of high-energy materials // Изв. вузов. Физика. 2006. № 11. Приложение. С. 487−450.
Белов Н.Н., Югов Н.Т., Югов А.А. и др. Исследование методом компьютерного моделирования проникающей способности группы компактных цилиндрических элементов при последовательном ударе по различным мишеням // Вестник ТГАСУ. 2007. № 4. С. 80−92.
Белов Н.Н., Югов Н.Т., Копаница Д.Г. и др. Исследование прочности моделей стальных трубобетонных и железобетонных колонн на неоднократный торцевой удар падающего груза расчетно-экспериментальным методом // Механика композиционных материалов и конструкций. 2010. Т. 16. № 2. С. 181−190.
Югов Н.Т. Численный анализ трехмерного процесса деформирования и разрушения цилиндра и пластины при наклонном соударении // Изв. АН СССР. МТТ. 1990. № 1. С. 112−117.
Югов Н.Т., Белов Н.Н., Югов А.А. Расчет адиабатических нестационарных течений в трехмерной постановке (РАНЕТ-3) / Федеральная служба по интеллектуальной собст- венности, патентам и товарным знакам. Свидетельство о государственной регистрации программ для ЭВМ № 2010611042. Москва. 2010.
Белов Н.Н., Корнеев А.И., Симоненко В.Г. Модель окольного разрушения пористой упругопластической среды, испытывающей полиморфный фазовый преход // ДАН. 1990. Т. 310. № 5. С. 1116−1120.
Белов Н.Н., Корнеев А.И., Николаев А.П. Численный анализ разрушения в плитах при действии импульсных нагрузок // ПМТФ. 1985. № 3. С. 132−136.
Ищенко А.Н., Белов Н.Н., Югов Н.Т. и др. Анализ динамической прочности бронеплит при ударном нагружении расчетно-экспериментальным методом // Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. 2010. № 2(10). С. 71−78.
Афанасьева С.А., Белов Н.Н., Югов Н.Т. Проникание цилиндрических ударников в преграды из бетона и песчаного грунта // ДАН. 2002. Т. 387. № 5. С. 1−4.
Афанасьева С.А., Белов Н.Н., Хабибуллин М.В. и др. Анализ высокоскоростного проникания сильнопористого ударника в мишень конечной толщины // Изв. РАН. МТТ. 1995. № 2. С. 91−100.
Белов Н.Н., Коняев А.А., Хабибуллин М.В. и др. Влияние полиморфных фазовых превращений на процесс взрывного обжатия стальных шаров // ФГВ. 1997. Т. 33. № 5. С. 128−136.
Глушак Б.Л., Куропатенко В.Ф., Новиков С.А. Исследование прочности материалов при динамических нагрузках. Новосибирск: Наука, 1992. 295 с.
Белов Н.Н., Кабанцев О.В., Копаница Д.Г., Югов Н.Т. Расчетно-экспериментальный метод анализа динамической прочности элементов железобетонных конструкций. - Томск: STT, 2008. 292 с.
Белов Н.Н., Югов Н.Т., Копаница Д.Г., Югов А.А. Динамика высокоскоростного удара и сопутствующие физические явления. Томск: STT, 2005. 360 с.
Белов Н.Н., Демидов В.Н., Ефремова Л.В. и др. Компьютерное моделирование динамики высокоскоростного удара и сопутствующих физических явлений // Изв. вузов. Физика. 1992. № 8. С. 5−48.
Афанасьева С.А., Белов Н.Н., Копаница Д.Г. и др. Разрушение бетонных и железобетонных плит при высокоскоростном ударе и взрыве // ДАН. 2005. Т. 401. № 2. С. 185−188.
Белов Н.Н., Бирюков Ю.А., Югов Н.Т. и др. Процессы ударного взаимодействия частиц керамических материалов при измельчении в пневмоциркуляционном аппарате // Теоретические основы химической технологии. 2005. Т. 39. № 3. С. 327−333.
Белов Н.Н., Коняев А.А., Хабибуллин М.В. Моделирование ударно-волнового прессования порошковой керамики на баллистическом стенде // ПМТФ. 1997. Т. 38. № 1. С. 43−50.
Волокитин Г.Г., Белов Н.Н., Хабибуллин М.В. и др. Электрогидравлическая очистка внедренных плоскостей тепловых агрегатов от отложений // Теплофизика аэромеханика. 2000. Т. 7. № 3. С. 451−457.
Соломонов Ю.С., Белов Н.Н., Югов Н.Т. и др. Разрушение пластин и цилиндрических оболочек импульсом рентгеновского излучения // Вестник ТГАСУ. 2003. № 2. С.118-119.
Афанасьева С.А., Белов Н.Н., Хабибуллин М.В. и др. Прогнозирование последствий высокоскоростного соударения метеоритных частиц с элементами защитных конструкций космических аппаратов // Космические исследования. 1997. Т. 35. № 5. С. 480−486.
 Исследование проникающей способности составных ударников из стали и текстолита в бронеплиты расчетно-экспериментальным методом | Вестн Том. гос. ун-та. Математика и механика. 2011. № 3(15).

Исследование проникающей способности составных ударников из стали и текстолита в бронеплиты расчетно-экспериментальным методом | Вестн Том. гос. ун-та. Математика и механика. 2011. № 3(15).

Полнотекстовая версия