С. В. Кобенко фбгун институт физики прочности и материаловедения со ран 634021, г. Томск, Россия фгбоу впо нижневартовский государственный гуманитарный университет 628605, г. Нижневартовск, Россия Исследование

Скачать 44.88 Kb.

Название	С. В. Кобенко фбгун институт физики прочности и материаловедения со ран 634021, г. Томск, Россия фгбоу впо нижневартовский государственный гуманитарный университет 628605, г. Нижневартовск, Россия Исследование
Дата публикации	01.08.2013
Размер	44.88 Kb.
Тип	Исследование

100-bal.ru > Астрономия > Исследование

Численное моделирование искусственного откола

М.А. Козлова, М.Н. Кривошеина, С.В. Кобенко

ФБГУН Институт физики прочности и материаловедения СО РАН

634021, г. Томск, Россия

ФГБОУ ВПО Нижневартовский государственный гуманитарный университет

628605, г. Нижневартовск, Россия

Исследование деформирования преград при искусственном отколе позволяет выявить особенности разрушения преград с имеющимися откольными трещинами с толщинами порядка нескольких микрометров, возникшими вследствие предыдущего ударного нагружения преграды. Показано влияние ширины зазора между пластинами преграды на время и последовательность возникновения откола и отскока ударника.

Динамическое нагружение двуслойной преграды моделировалось численно, в рамках уравнений механики сплошной среды [1]. Деформирование материала ударника и преграды проведено в рамках модели Прандтля-Рейсса [2]. Результаты численного моделирования сравнивались с экспериментальными данными из работы [3]. Численно моделировалось ударное нагружение двухслойной стальной преграды толщиной 10мм и диаметром 90мм стальным диском толщиной 5мм и диаметром 76мм с начальной скоростью u₀=260м/с. На границе ударника и преграды, а также между верхней и нижней пластинами преграды реализовано условие скольжения без трения. Материал ударника и преград был выбран в соответствии с условиями натурного эксперимента – сталь ЭИ712. Исходная конфигурация «ударник-преграда» представлена на рис. 1.

Рис. 1. Исходная конфигурация стальных ударника и составной преграды при искусственном отколе.

_{Численно моделировался искусственный откол в двуслойных преградах для трех случаев: в первой задаче преграда состояла из двух пластин по 5мм каждая, зазор между пластинами отсутствовал. Во второй и третьей – из двух пластин с толщинами по 4,94мм,} _{что соответствовало условиям эксперимента, зазоры составляли в начальный момент времени 0,06мм и 0,12мм, соответственно.}

На рис. 2а показано изменение скорости во времени на контактной поверхности между верхней и нижней пластинами преграды без зазора. До момента времени 3,14мкс значения координат и скоростей обеих пластин преграды совпадают, т.е. волны сжатия проходят через двуслойную преграду без отражения, прохождение же волн растяжения приводит к искусственному отколу. Отскок ударника происходит в 3,87мкс, когда волна сжатия, отразившись от свободной поверхности второй пластины преграды, дойдет до материала ударника в виде волны растяжения (рис. 3б).

_{а) б)}

Рис. 2 Изменение скорости

при искусственном отколе без зазора: а) на поверхностях между верхней (сплошная линия) и нижней (штриховая линия) пластинами преграды; б) в зоне контакта: ударника – (сплошная линия) и верхней пластины преграды – (штриховая линия); u₀=260м/с

На рис. 3а показано изменение скорости с течением времени в области контакта верхней и нижних пластин преграды при начальном зазоре 0,06мм. Показан выход упругого предвестника на свободную поверхность верхней пластины преграды. В результате деформирования верхней пластины преграды в 1,23мкс происходит слипание до 3,27мкс внутренних поверхностей преграды и их координаты и скорости совпадают. Наличие свободной поверхности верхней пластины преграды до 1,23мкс от начала ударного нагружения приводит к отражению части волны сжатия, и она распространяется в виде волны растяжения в направлении контакта ударника и преграды. Первое отделение ударника от преграды происходит в 2,05мкс, затем возникает контакт ударника и преграды и полный отскок ударника происходит в 5,32мкс (рис. 3б).

а) б)

Рис. 3 Изменение скорости

при искусственном отколе с зазором 0,06мм: а) на поверхностях между верхней (сплошная линия) и нижней (штриховая линия) пластинами преграды, б) в зоне контакта: ударника – (сплошная линия) и верхней пластины преграды – (штриховая линия), u₀=260м/с

Увеличение зазора между пластинами преграды вдвое приводит к увеличению времени выхода волны сжатия на свободную поверхность верхней пластины преграды на 0,24мкс (рис. 3а-4а). На рис. 4а показано, что контакт между верхней и нижней пластинами преграды возникает 1,47мкс. В 3,52мкс вновь возникает зазор между пластинами преграды из-за распространения волны растяжения от тыльной поверхности преграды. Отраженной волны растяжения в течение 0,5мкс достаточно, чтобы при встрече ее с волной растяжения, распространяющейся от свободной поверхности ударника, произошло отделение ударника в 2,04мкс (рис.4б). После возникшего контакта обеих пластин преграды большая часть волны сжатия продолжила распространение в нижнюю пластину преграды, наличие нижней пластины преграды не повлияло на время отскока ударника (рис. 4б). В результате, наличие зазора величиной 0,12мм оказывается достаточным, чтобы вторая пластина преграды не влияла на время отделения ударника от преграды.

_{а) б)}

Рис. 4 Изменение скорости

при искусственном отколе с зазором 0,12мм: а) на поверхностях между верхней (сплошная линия) и нижней (штриховая линия) пластинами преграды; б) в зоне контакта: ударника – (сплошная линия) и верхней пластины преграды – (штриховая линия); u₀=260м/с

В составной преграде с отсутствием зазора между двумя пластинами преграды время отскока ударника от преграды соответствует случаю сплошной преграды, т.к. первая волна сжатия распространяется через контактную поверхность двух пластин преграды как через сплошную среду без отражения. Наличие зазора величиной 0,06мм приводит к тому, что увеличивается время взаимодействия ударника и преграды по сравнению с преградой без зазора и сплошной преградой и время возникновения искусственного откола.

_{Таким образом, изменение величины начального зазора между пластинами преграды существенным образом влияет на время откола в двуслойной преграде и отскока ударника.}

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Седов Л.И. Механика сплошных сред. - М.: Наука, 1976. Т. 2. – 574 С.
Уилкинс М.Л. Расчет упругопластических течений // В кн.: Вычислительные методы в гидродинамике. М.: Мир, 1967.- с. 212-263.
Иванов А.Г., Клещевников О.А., Цыпкин В.И., Минеев В.Н. Откол в стали //ФГВ.-1981.- с. 82-89.

 М.А. Козлова, М.Н. Кривошеина, С.В. Кобенко, 2013

Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

	Государственное образовательное учреждение высшего профессионального... Основная образовательная программа бакалавриата, реализуемая гоу впо "Нижневартовский государственный гуманитарный университет" по...		Фгбоу впо «Вятский государственный гуманитарный университет» (Россия) Педагогический факультет «Интеллектуальное развитие дошкольников и младших школьников: опыт, проблемы, перспективы»
	Кризисные явления, возможности и пути их преодоления в социально-экономических... Биробиджан. Институт комплексного анализа региональных проблем дво ран. Амурский государственный университет. Тихоокеанский институт...		Оао «фнпц «Алтай», г. Бийск, Россия Администрация г. Бийсканаукограда РФ ипхэт со ран Псахье (Россия), Christian Perut (Франция), Keiichi Hori (Япония), Людмила Огородова (Россия), Guy Jacob (Франция), Bernie Kosowski...
	Научный электронный журнал "Наука и образование: открытия, перспективы, имена" Фгбоу впо «Таганрогский государственный педагогический институт имени А. П. Чехова», г. Таганрог, Россия		Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Оргкомитет конференции: Академик ран а. О. Чубарьян, директор иви ран (Россия) – сопредседатель; И. А. Альтман (Центр «Холокост»,...
	Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения... О работе уфимского филиала фгбоу впо московский государственный гуманитарный университет		Положение о проведении конкурса «байкал жемчужина россия» Конкурс «байкал – жемчужина россии» проводится совместно кафедрами менеджмента (имэк) и геологии (ипп) фгбоу впо «Югорский государственный...
	Фгбоу впо «Российский государственный педагогический университет им. А. И. Герцена» Фгну «Институт педагогического образования и образования взрослых рао»; кафедрой социальной педагогики фгбоу впо ргпу им. А. И. Герцена;...		X международная конференция hems-2014 Высокоэнергетические материалы: демилитаризация Геннадий Сакович (Россия), Keiichi Hori (Япония), Guy Jacob (Франция), Bernie Kosowski (сша), Юрий Соломонов (Россия), Wilhelm Eckl...
	Фгбоу впо «Орловский государственный институт экономики торговли» Орел, Россия Данная цель определяет отбор и методическую интерпретацию учебного материала, выбор тематики, отбор текстов и наиболее эффективных...		Россия 1 ООО «Альфа Пол», 2Санкт-Петербургский Государственный морской... Автор: Жигунова Г. В., кандидат философских наук, доцент кафедры «социальных наук»
	Фгбоу впо «Орловский государственный институт экономики и торговли»... Данная цель определяет отбор и методическую интерпретацию учебного материала, выбор тематики, отбор текстов и наиболее эффективных...		Рабочая программа по дисциплине «Россия и современный мир» Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный...
	Кошкарев А. В., Медведев А. А., Атаева О. М., Серебряков В. А., Теймуразов... Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение «Хочашевская основная общеобразовательная школа» Ядринского района Чувашской...		Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Фгбоу впо «Владивостокский государственный университет экономики и сервиса (вгуэс) общеобразовательная школа–интернат среднего (полного)...

Школьные материалы