Research of features of impact interaction between long bars and spaced protectivestructures.pdf При проектировании систем противовоздушной обороны возникает необходимость в разработке методов, позволяющих в широком диапазоне скоростей удара рассчитывать процессы взаимодействия ударников произвольной формы из различных материалов со взрывчатым веществом, защищенным набором из многослойных пространственно-разнесенных преград.Исследованию ударно-волновых явлений в конденсированных средах и созданию на их основе математических моделей поведения сред сложной структуры с учетом больших деформаций, неупругих эффектов, фазовых превращений и разрушения в условиях высокоскоростного удара и взрыва посвящены работы [1-9]. При построении математической модели инициирования как гомогенных, так и гетерогенных ВВ, вещество в зоне химической реакции за фронтом ударной волны представляется в виде смеси не прореагировавшего ВВ и продуктов детонации. Отсутствие строгой физически обоснованной модели возникновения и развития детонации гетерогенных ВВ приводит к тем или иным допущениям о развитии процесса инициирования и, как следствие, к разнообразию полуэмпирических уравнений макрокинетики разложения твердых ВВ. Константы, входящие в эти уравнения, полностью или частично подлежат эмпирическому определению.При решении некоторых задач не требуется рассчитывать воздействие продуктов детонации на конструкцию. Необходимо установить лишь факт инициирования детонации. В этом случае при ударно-волновом нагружении, как правило, используют эмпирические критерии оценки чувствительности ВВ к возбуждению детонации. Именно такой подход используется в данной работе при исследовании1 Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РФФИ № 10-01-00573а и АВЦП «Развитие научного потенциала высшей школы», проект №2.1.1/414778H.H. Белов, Н. Т. Югов, С.А. Афанасьева, A.A. Югов, И.Н. Архипов, О.Ю. Федосовособенностей поведения длинных стержней с защитными конструкциями ВВ, представляющими набор пространственно-разнесенных многослойных преград, в условиях высокоскоростного соударения методом компьютерного моделирования.Целью данной работы является исследование высокоскоростного взаимодействия стержневых ударников с защитной конструкцией ВВ на пределе ее функционирования, т.е. поражения. Для сравнения рассматриваются два типа конструкций, эквивалентных по массе: I тип защиты - трехслойная преграда из дюралюминия, свинца и оргстекла, II тип защиты -стальная пластина.1. Постановка задачиЦилиндрический стержень взаимодействует с конструкцией пространственно-разнесенных многослойных преград, за которыми расположен заряд ВВ на металлической подложке. Первая преграда - двухслойный экран из асботекстолита и дюралюминия, вторая преграда представлена в двух эквивалентных по массе вариантах: I тип защиты - трехслойный экран из дюралюминия, свинца и оргстекла, II тип защиты - однослойный экран из стали. Третья преграда - основная двухслойная защита из дюралюминия и пенопласта. Слой ВВ расположен на стальной подложке. Варьируются скорости удара, углы встречи, набор защитных преград и материал ударника.На рис. 1 приведена схема взаимодействия ударника с защитной конструкцией. Здесь обозначено: 1 - ударник (диаметр d0 = 4,5 мм , длина L0 = 105 мм, высота головной части h = 9 мм, масса т0 = 12,4 г); первый экран: 2 - асботексто-лит (10 мм), 3 - дюралюминий (3 мм); 4 - второй экран: I тип защиты - трехслойная преграда из дюралюминия (5 мм), свинца (5 мм) и оргстекла (ПММА) (8 мм), II тип защиты - эквивалентная по массе стальная пластина (10 мм); 5 - дюралюминий (3 мм); б - пенопласт (20 мм); 7 - взрывчатое вещество РВХ-9404 (30 мм), 8 - стальное основание (30 мм), Z1=Z2=50 мм, а, - угол между осью стержня и лицевой поверхностью /'-го экрана (угол наклона экрана).1234567Рис. 1. Схема взаимодействия стержня с защитной конструкциейРешение задачи проведено путем математического моделирования. Поведение материалов взаимодействующих тел рассматривается в рамках модели пористой упруго-пластической среды [9].Учитываются два типа разрушения материалов: отрывное и сдвиговое. Отрывное разрушение рассматривается как процесс роста и слияния микродефектов под действием изотропного растягивающего напряжения. В качестве локального кри-Исследование особенностей ударного взаимодействия длинных стертней7 9терия отрывного разрушения принимается предельная величина относительного объема пустот. Локальным критерием сдвигового разрушения служит предельная величина интенсивности пластических деформаций.Для оценки инициирующей способности взрывчатого вещества используется критерий инициирования детонации ВВ при/? > ртт в виде [10]t j" p2dt = К,к где р - давление в ВВ; ртт, К - константы материала.Численная реализация осуществляется с помощью программного комплекса «РАНЕТ-3» [11], позволяющего проводить решение задач удара и взрыва в полной трехмерной постановке.2. Результаты расчетаИсследуется влияние двух типов экранной защиты в диапазоне скоростей удара 500 ... 2000 м/с и углов наклона экранов ai = a2=30°, ai = a2=45°, a1 = a2=90°.В табл. 1 и на рис. 2-4 представлены данные математического моделирования ударного взаимодействия стального стержня с защитными конструкциями I и II типов со скоростью V0= 1000 м/с при различных углах наклона экранов (в первом столбце приведен тип защиты, во втором - номер преграды).Таблица 1Результаты расчета ударного взаимодействия стального стержня с экранной защитой ВВ при скорости встречи 1000 м/сТип№Углы наклона eil =

Скачать электронную версию публикации