Автореферат (1149810)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

На правах рукописиНечунаев Алексей ФедоровичМоделирование процессов высокоскоростного удараи взрыва методом частиц с учетом фазовых превращенийСпециальность 01.02.04 - механика деформируемого твердого телаАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степеникандидата физико-математических наукСанкт-Петербург – 2018Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном университете.Научный руководитель:доктор технических наук, профессорФрадков Александр ЛьвовичОфициальные оппоненты: Киселев Алексей Борисовичдоктор физико-математических наук, профессор,профессор кафедры газовой и волновой динамикиФедеральное государственное бюджетное образовательноеучреждение высшего образования«Московский государственный университетимени М.В.Ломоносова»Медведев Сергей Павлович,доктор физико-математических наук,заведующий лабораторией гетерогенного горенияФедеральное государственное бюджетное учреждение наукиИнститут химической физики им.

Н.Н. СеменоваРоссийской академии наук (ИХФ РАН)Ведущая организация:Федеральное государственное автономное образовательноеучреждение высшего образования«Санкт-Петербургский политехническийуниверситет Петра Великого»Защита состоится «___»____________2018 г. в ___ часов на заседании диссертационногосовета Д 212.232.30 при Санкт-Петербургском государственном университете по адресу:198504, г. Санкт-Петербург, Старый Петергоф, Университетский пр., 28, математикомеханический факультет, ауд.____.С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке им.М.Горького СанктПетербургского государственного университета по адресу: 199034, Санкт-Петербург,Университетская наб., 7/9 и на сайтеhttps://disser.spbu.ru/disser/soiskatelyu-uchjonoj-stepeni/dis-list/details/14/1651.htmlАвтореферат разослан «____»________2018 г.Ученый секретарь диссертационного советаЕ.В. КустоваОбщая характеристика работыАктуальность темыАктуальность рассматриваемых в диссертационной работе задач обусловлена преждевсего тем, что имеется практическая потребность в расчете последствийвысокоскоростного удара и взрыва в целом ряде практически важных ситуаций, средикоторых можно отметить три задачи.Во-первых, для задач исследования эффективности гашения энергии ударника приударе на высоких скоростях в условиях космоса, для защиты космических аппаратов отмикрометеороидов и частиц техногенного космического мусора.

Объем техногенногокосмического мусора растет с каждым годом. Известно, что многослойные защитныеэкраны, щиты Уиппла, вообще разнесенные преграды эффективно поглощают энергиюударника, синтезируя после пробития первой преграды вместо летящего компактного телаоблако осколков, кинетическая энергия частиц которого во много раз меньше энергиикомпактного ударника. Однако эффективные вычислительные модели для многослойныхи разнесенных преград в настоящее время отсутствуют, а существующие эмпирические истатистические модели для однослойных преград не удовлетворяют потребностямпрактического создания современных космических аппаратов.Во-вторых, для исследования эффективности гашения энергии удлиненного ударникастержня в задачах защиты военной техники и оборудования от попадания кумулятивнойструи. Известно, что кумулятивную струю в модельной постановке можно заменитьудлиненным ударником-стержнем определенного диаметра, задав скоростной градиентчастиц.

Проектирование эффективных защитных экранов от кумулятивной струи –основная задача, которая ложится на вычислительные модели.В-третьих, актуальными являются защита и предупреждение террористических актовв Российской Федерации. Детектирование взрывных устройств на основе взрывчатыхвеществ, размещенных на теле террориста-самоубийцы, является непростой задачей.Различные методы и технологии, включая детектирование паров взрывчатых веществ спомощьюмасс-спектрометрии,газовойхроматографии,хемилюминесценции,спектрометрии ионной подвижности, а также других подобных методов, неэффективны вусловиях непрерывного потока людей (у входов в транспортный терминал или местабольшого скопления людей).

Одним из способов снижения опасности и разрушительнойсилы теракта является применение специальных шлюзов с большой пропускнойспособностью. Известно, что взрывную волну хорошо гасит двухфазная среда, однакоэффективные вычислительные модели распространения ударной волны внутри шлюзатакого рода в настоящее время отсутствуют.

Без предварительного анализа последствийвзрыва внутри шлюза при помощи вычислительной модели невозможно качественноспроектировать такой шлюз. Кроме этого, ежедневно, на станциях и в вагонах метрообнаруживаются бесхозные предметы. Таким образом, вопросы анализа последствийвзрыва в малых компактных устройствах различных конфигураций, предназначенных дляподавления взрыва и состоящих в основном из двухфазной среды, также весьмаактуальны.Цель работыПостроить вычислительные модели высокоскоростного удара и взрыва дляударного нагружения преграды телом различной формы и исследованияраспространения ударной волны внутри шлюзаДля достижения поставленной цели в работе решаются следующие задачи:1.Высокоскоростной удар алюминиевой сферы в тонкую алюминиевую преграду2.Высокоскоростной удар алюминиевой сферы в игольчатую структуру3.Задача распространениядвухфазной средой)ударной волны внутри шлюза (шлюз представлен4.Высокоскоростной удар алюминиевого цилиндра в монолит5.Высокоскоростной удар куба, масса которого эквивалентна массе сферы (задача 1)6.Высокоскоростной удар в постановке плоского напряженного состояния7.Высокоскоростной удар кубика миллиметрового размера в тонкую наклоннуюалюминиевую пластину8.Распространение ударной волны внутри сфер из воды9.Высокосокростной удар двух ударниковНаучная новизна1.Построена вычислительная модель высокоскоростного удара сферического ударникав тонкую алюминиевую преграду.

Найдены значения параметров модели материала поДжонсону-Куку, которая учитывает возникновение жидкой фазы материала. Адекватностьмодели с найденными параметрами подтверждена хорошим согласием с известнымирезультатами натурных экспериментов, учитывая весьма точную картину образованияавангарда облака осколков, а также его эволюцию.2.В вопросах, связанных с проектированием защитных экранов космических аппаратов,диссертантом предложено применять игольчатую структуру типа «щетка».Показано, что игольчатая структура гораздо эффективнее противостоитвысокоскоростному удару, чем монолитная, т.к. при сравнении с монолитом пробойнаступает при большей начальной скорости (масса ударника та же).3.Построена вычислительная модель распространения ударной волны внутри шлюза,состоящего из двухфазного материала, учитывающая поглощение определенной долиэнергии двухфазной средой, а также частичное отражение волн от стенок.4.Показано, что при высокоскоростном ударе в разнесенную преграду несферическимударником, ударником цилиндрической или кубической формы, когда удар происходитребром ударника, интенсивность нагружения второй преграды не может быть значительноуменьшена увеличением расстояния между первой и второй преградой, так как облакоосколков расширяется неравномерно, а большая масса осколков от пробития первойпреграды сосредоточена на оси удара.5.Выявлено, что при детонации взрывчатого вещества внутри водяной сферы передачакинетической энергии воде в постановке, когда между взрывчатым зарядом сферическойформы и водой присутствует прослойка с плотностью, которая много ниже плотностиводы, в 2 раза ниже по сравнению с постановкой, когда такая прослойка отсутствует.Научная ценность1.Найденые значения параметров модели материала по Джонсону-Куку, котораяучитывает возникновение жидкой фазы материала, позволяют строить другиевычислительные модели высокоскоростного удара, с другой геометрией, с другимиразмерами частиц SPH, на других скоростях (в пределах заданного диапазона), и т.д.2.Исследована эволюция облака осколков при высокоскоростном ударе куба: дляслучая, когда удар происходит гранью куба и для случая, когда удар происходит ребромкуба.

Построены поля скоростей для указанных случаев, проведен анализ.3.Установлено, что эволюция наклонного удара в игольчатую структуру (под углом 5градусов) качественно такая же, как и при нормальном ударе; игольчатая структура привысокоскоростном ударе под углом также эффективно противостоит ударномунагружению, как и нормальном ударе.4.Установлено, что при работе вычислительной модели распространения ударнойволны внутри шлюза на периферии можно получить ударную волну, которая поамплитуде практически в 4 раза меньше по сравнению с открытым подрывом (шлюзпредставлен двухфазной средой).Практическая значимость1.Полученный результат по эффективности игольчатой структуры позволяетпроектировать защитные экраны для космических аппаратов, существенно превышающиепо характеристикам существующие.2.Вычислительную модель распространения ударной волны внутри шлюза можноприменять для проектирования взрывозащитного шлюза, который в 4 раза лучше гаситвзрывную волну по сравнению с открытым подрывом.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов диссертации