A behavior model for porous iron containing mixtures upon shock wave loading
Results of numerical experiments on modeling shock wave loading of solid and porous mixes and alloys containing iron in their composition as a component are presented. The model is based on the assumption that all the mixture components, including gas, are in the thermal equilibrium upon the shock wave loading. The Mie-Gruneisen type equations of state are used to describe the behavior of the condensed phases. The Gruneisen coefficient is assumed to be explicitly dependent only on temperature. This TEC model describes the behavior of solid and porous iron in a wide range of porosity and pressures. The model allows one to describe the behavior of mixtures containing iron and alloys; the alloy is considered as a nonporous mixture with the same ratio of components as in the alloy. Only the equations of state of the mixture components are used for the calculation of the shock wave effect on them. The interest in the research of materials containing iron is associated with the widespread occurrence of iron in the nature, which makes the TEC model promising for simulating the Earth's crust, as well as for solving problems of explosive power compaction to produce materials with given properties. The calculations were conducted for mixtures and alloys of different compositions containing iron. The calculation well corresponds to the data that were received based on experiments performed by many authors. It is shown that the proposed model allows one to describe the behavior of materials containing iron in the shock wave loading using only the component parameters.
Keywords
ударная адиабата,
пористая гетерогенная среда,
термодинамическое равновесие,
однотемпературное приближение,
односкоро-стное приближение,
коэффициент Грюнайзена,
shock adiabat,
porous heterogeneous medium,
thermodynamic equilibrium,
one-temperature approximation,
one-speed approximation,
Gruneisen coefficientAuthors
| Kinelovskii Sergey Anatolevich | Lavrentyev Institute of hydrodynamics of the Siberian Branch of the Russian Academy of Science, Novosibirsk | kin@hydro.nsc.ru |
| Maevskii Konstantin Konstantinovich | Lavrentyev Institute of hydrodynamics of the Siberian Branch of the Russian Academy of Science, Novosibirsk | konstantinm@hydro.nsc.ru |
Всего: 2
References
Кинеловский С.А., Маевский К.К. Простая модель расчета ударных адиабат порошковых смесей // ФГВ. 2011. № 6. С. 101-109.
Кинеловский С.А., Маевский К.К. Модель поведения смеси с различными свойствами компонентов при высокой концентрации энергии // ПМТФ. 2013. Т. 54. № 4. С. 13-21.
Медведев А.Б., Трунин Р.Ф. Ударное сжатие пористых металлов и силикатов // УФН. 2012. Т. 182. № 8. С. 829-846.
Дреннов О.Б. Динамическое нагружение твердых тел, характеризующихся отрицательным наклоном кривой плавления // ЖТФ. 2013. Т. 83. № 9. С. 43-46.
Титов В.М., Анисичкин В.Ф., Бордзиловский С.А., Караханов С.М., Туркин А.И. Измерение скорости звука за фронтом ударной волны в смесях железа с алмазом // ФГВ. 2004. Т. 40. № 4. С. 117-130.
Герасимов А.В., Пашков С.В. Численное моделирование пробития слоистых преград // Механика композиционных материалов и конструкций. 2013. Т. 19. № 1. С. 49-62.
База данных ударно-волновых экспериментов / ОИВТ РАН. URL: http://www.ihed. ras.ru/rusbank/.
Трунин Р.Ф., Гударенко Л.Ф., Жерноклетов М.В., Симаков Г.В. Экспериментальные данные по ударно-волновому сжатию и адиабатическому расширению конденсированных веществ / под ред. Р.Ф. Трунина. Саров: РФЯЦ-ВНИИЭФ, 2006.
Альтшулер Л.В., Крупников К.К., Леденев Б.Н., Жучигин В.И., Бражник М.И. Динамическая сжимаемость и уравнения состояния железа при высоких давлениях // ЖЭТФ. 1958. Т. 34. С. 874-885.
Альтшулер Л.В., Кормер С.Б., Баканова А.А., Трунин Р.Ф. Уравнение состояния алюминия, меди и свинца для области высоких давлений // ЖЭТФ. 1960. Т. 38. № 3. С. 790798.
Альтшулер Л.В., Кормер С.Б., Бражник М.И., Владимиров Л.А., Сперанская М.П., Фунтиков А.И. Изэнтропическая сжимаемость алюминия, меди, свинца и железа при высоких давлениях // ЖЭТФ. 1960. Т. 38. № 4. С. 1061-1073.
Иосилевский И.Л. Об уравнении состояния неидеальной плазмы // Теплофизика высоких температур. 1980. Т. 18. № 3. С. 447-452.
Грязнов В.К., Иосилевский И.Л., Фортов В.Е. Термодинамика ударно-сжатой плазмы в квазихимическом представлении // Энциклопедия низкотемпературной плазмы (под ред. В.Е. Фортова). Том приложений III-1 / Ред. А.Н. Старостин и И. Л. Иосилевский, M.: ФИЗМАТЛИТ
Альтшулер Л.В., Моисеев Б.Н., Попов Л.В.,Симаков Г.В., Трунин Р.Ф. Сравнительная сжимаемость железа и свинца при давлениях 31-34 Мбар // ЖЭТФ. 1968. Т. 54 № 3. С. 785-789.
Трунин Р.Ф., Подурец М.А., Попов Л.В., Моисеев Б.Н., Симаков Г.В., Севастьянов А.Г. Определение ударной сжимаемости железа до давлений в 10 ТПа (100 Мбар) // ЖЭТФ. 1993. Т. 103. № 6. С. 2189-2199.
Аврорин Е.Н., Водолага Б.К., Волошин Н.П., Куропатенко В.Ф., Коваленко Г.В., Симо-ненко В., Черноволюк Б.Т. Экспериментальное подтверждение оболочечных эффектов на ударных адиабатах алюминия и свинца // Письма в ЖЭТФ. 1986. Т. 43. № 5. С. 241244.
Трунин Р.Ф., Медведев А.Б., Фунтиков А.И., Подурец М.А., Симаков Г.В., Севастьянов А.Г. Ударное сжатие пористого железа, меди и вольфрама и их уравнения состояния в области терапаскальных давлений // ЖЭТФ. 1989. Т. 95. С. 631-641.
Trunin R.F., Zhernokletov M.V., Simakov G.V., Gudarenko L.F., Gushchina O.N. Shock compression of highly porous samples of copper, iron, nickel and their equation of state / Shock Compression of Condensed Matter - 1997. Prog. Am. Phys. Society Topical Gro
Аврорин Е.Н., Водолага Б.К., Симоненко В.А., Фортов В.Е. Мощные ударные волны и экстремальные состояния вещества // УФН. 1993. Т. 163. № 5. С.1-34.
Зельдович Я.Б., Райзер Ю.П. Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений. М.: Наука, 1966.
Методы исследования свойств материалов при интенсивных динамических нагрузках / под ред. М.И. Жерноклетова. Саров: ФГУП РФЯЦ-ВНИИЭФ, 2003.
Жерноклетов М.В., Симаков Г.В., Сутулов Ю.Н., Трунин Р.Ф. Изэнтропы расширения алюминия, железа, молибдена, свинца и тантала // Теплофизика высоких температур. 1995. Т. 33. № 1. С. 40-43.
LASL Shock Hugoniot Data / Marsh P., ed. Berkeley. Univ. California Press, 1980. P. 205.
Compendium of shock wave data / M. van Thiel (Ed.) Livermore. Lawrence Livermore Laboratory Report UCRL-50108. 1977. P. 658.
Кормер С.И., Фунтиков А.Н. Исследование ударного сжатия ферросилиция и возможный состав Земли // Изв. АН СССР. Физика Земли. 1965. № 5. С. 1-3.
