Автореферат (1149810), страница 2

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

Текст из файла (страница 2)

Представляется возможность вестипроектирование других шлюзов для транспортных терминалов с различной геометрией итолщиной стенки.3.Поскольку 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; тоэто позволяет проектировать мобильные устройства для подавления взрывов, в которыхбудет присутствовать аналогичная пустотная прослойка.ДостоверностьДостоверность основных утверждений диссертации подтверждена компьютерныммоделированием, а также верификацией базовой вычислительной модели - сравнением срезультатами натурного эксперимента.Положения, выносимые на защиту1.Для задачи высокоскоростного удара сферического ударника найдены значенияпараметров модели материала по Джонсону-Куку, которая учитывает возникновениежидкой фазы материала.Адекватность модели с найденными параметрами подтверждена хорошим согласием сизвестными результатами натурных экспериментов.2.Игольчатая структура гораздо эффективнее противостоит высокоскоростному удару,т.к.

при сравнении с монолитом пробой наступает при большей начальной скорости(масса ударника одинаковая). Эволюция отклоненного удара (5 градусов) качественнотакая же, как и при нормальном ударе.3.Создана вычислительная модель распространения ударной волны внутри шлюза,состоящего из двухфазного материала, учитывающая поглощение определенной долиэнергии двухфазной средой, а также частичное отражение волн от стенок.Апробация работыОсновные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на XXВсероссийской научно-практической конференции «Актуальные проблемы защиты ибезопасности» 3-6 апреля 2017г., Санкт-Петербург; на XI Всероссийской научнотехническойконференции«Проблемыобеспечениявзрывобезопасностиипротиводействия терроризму», 12-14 апреля, 2016г., Санкт-Петербург; на XIIВсероссийской научно-практической конференции «Проблемы обеспечения безопасностии противодействия терроризму», 25-27 апреля, 2017г.; ежегодных IV, V и VIМемориальных семинарах профессора Б.Е.

Гельфанда в университете ГП МЧС РФ в 2015,2016, 2017гг.; на XIX Всероссийской научно-практической конференции РАРАН 4–7апреля 2016г., Санкт-Петербург; на XIV конференции молодых ученых посвященной днюкосмонавтики «Фундаментальные и прикладные космические исследования»,12-14 апреля2017г.; на международном симпозиуме Безопасность космических полетов «Space flightsafety», 3-5 июля 2017г., Санкт-Петербург.

Результаты работы докладывались на семинарекафедры физической механики Санкт-Петербургского государственного университета.Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в работах [1-6], изних 4 в журналах, входящих в перечень рецензируемых научных изданий,рекомендованных ВАК, из них 3 в журналах из базы данных SCOPUS.Работы [1-6] написаны в соавторстве.

В работе [1] Нечунаеву А.Ф. принадлежитописание теоретических подходов и выбор метода, вычислительное моделирование,Поняеву С.А, Куракину Р.О., Седову А.И, Бобашеву С.В., Жукову Б.Г. – общаяпостановка задачи, подготовка рельсотрона, проведение натурного эксперимента, анализэкспериментальных данных. В [2] Нечунаеву А.Ф. принадлежит вычислительноемоделирование и подбор параметров к модели материала по Джонсону-Куку, СильниковуМ.В. - общее руководство исследованием, Гуку И.В. – обширный анализ результатоввычислительного моделирования, Смирнову Н.Н.

– идея исследования, анализ исравнение с уже опубликованными соавторами результатами экспериментов. В [3]Нечунаеву А.Ф. принадлежит идея исследования и модель высокоскоростного удара вигольчатую структуру; Гуку И.В. – анализ результатов вычислительного моделирования ирасчет сравнения с монолитом, Михайлину А.И. - выбор методов решения, анализперспектив практического применения защитных экранов с использованием игольчатыхструктур; Сильникову М.В. – общее руководство исследованием и анализ полей скоростейна этапе эволюции осколков. В [4] Нечунаеву А.Ф.

принадлежит идея исследования ивычислительное моделирование распространения ударной волны внутри шлюза;Михайлину А.И. – общая постановка задачи, выбор методов решения, анализпрактического приложения полученных результатов; Смирнову Н.Н. – анализ эффектовсжимаемости диспергента и путей увеличения отбора энергии взрыва двухфазной средой.В [5] Нечунаеву А.Ф. принадлежит идея решения задач в постановке плоскогонапряженного состояния и проведение показательного вычислительного эксперимента;Сильникову Н.М. – описание методологии защиты и верификация численного решения;Чернышову М.В. - общее руководство исследованием. В [6] Нечунаеву А.Ф.

принадлежитвычислительная модель высокоскоростного удара двух ударников, Поняеву С.А. –подготовка и проведение натурного эксперимента на рельсотроне.Структура и объем диссертацииДиссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, приложения и спискалитературы из 102 наименований. Общий объем диссертации составляет 148 страниц,включая 93 рисунка.Содержание работыВо введении кратко описано современное состояние изучаемой проблемы, обоснованаего актуальность.

Сформулированы цели работы, обозначены научная новизна,теоретическая ценность и практическая значимость полученных результатов, перечисленырезультаты, выносимые на защиту.В Главе 1 вводится метод SPH (Smoothed particle hydrodynamics), приводятся егопреимущества перед другими методами, показывается приведение системы механикисплошной среды к той форме, в которой в пакете ANSYS/LS-DYNA идет ее численноерешение.

Рассматривается алгоритм нахождения керн-функции и поиска соседей частицSPH. Рассматривается последовательность вычисления для всех частиц производныхполевых функций и вычисление шага по времени для каждой частицы. Рассматриваетсяалгоритм интегрирования на основе знания производных для каждой частицы и общегошага по времени.В основе метода SPH лежит хорошо известная система уравнений механикисплошной среды (1):dU = dtx dU 1  =dt x (1)dE  U =dt x dx= U ,dtгде - плотность(скаляр),E -удельная внутренняя энергия,U  - векторскорости,   - тензор напряжений, x  - пространственные координаты, t - время,d - полная производная по времени,взятая в движущейся лагранжевой системе отсчета;dtПосле введения в систему (1) керн-функции (или функции ядра) система принимаетудобный вид (2) для реализации в пакетах вычислительного моделирования:mjd i  i (U i  U j )Wij dtj j  i  dU i  m j  2  j2 Wij  dt j j idEi i 2dti m (U   U  )W jjijij(2)В (2) Wij находится, какWij  W (xi  x j , h)Wij; частная производная xiесть Wij;индекс i отвечает за рассматриваемую в цикле программы текущую частицу SPH, j - заперебор соседей текущей i-той частицы.В Главе 2 описывается проведенный верификационный вычислительный эксперимент наоснове натурного эксперимента удара алюминиевой сферы диаметром 5,01 мм в тонкуюалюминиевую преграду толщиной 1 мм.

Эксперимент был зафиксирован при помощилазерных тенеграмм авторами KE Fa-wei и др. На рисунке 1 представлена постановкавычислительной задачи. Начальная скорость ударника принималась, как в эксперименте,4,19 км/с.Рис.1 Постановка задачи высокоскоростного удара алюминиевой сферы в тонкуюалюминиевую преградуПараметры разрушения для модели материала по Джонсону-Куку, а также коэффициентысглаживания SPH подбирались итерационным способом путем проведения большогочисла вычислительных экспериментов. Как видно из рисунков 2 и 3, обеспечиваетсяхорошее согласие вычислительного и натурного экспериментов – см.соответствующиекартины облаков осколков после пробития ударником первой преграды.

Параметрымодели материалов и коэффициенты в уравнениях состояний для данноговычислительного эксперимента приведены в таблицах 1-3.Рис.2 Сравнение результата высокоскоростного удара алюминиевой сферы в тонкуюалюминиевую преграду, зафиксированного лазерными тенеграммами в натурномэксперименте, с полученным вычислительным моделированием, t = 16 мксРис.3 Сравнение результата высокоскоростного удара алюминиевой сферы в тонкуюалюминиевую преграду, зафиксированного лазерными тенеграммами в натурномэксперименте, с полученным вычислительным моделированием, t = 24 мксРис.4 Осевой разрез модели (a) – нормальный удар, (б) – отклоненный удар.YYРис.5 Начальное положение, 0 мкс.

(a) – нормальный удар при скорости ударника 4190м/с, (b) – отклоненный удар (5 градусов от нормали) при скорости ударника 4190 м/с.Рис.6 Картины взаимодействия ударника с игольчатой структурой t = 6 мкс; (a) –нормальный удар при скорости ударника 4190 м/с; (b) – отклоненный удар (5 градусов отнормали) при скорости ударника 4190 м/сРис.7 Картины взаимодействия ударника с игольчатой структурой, (a) – нормальный ударпри скорости ударника 4190 м/с, t=25 мкс; (b) – отклоненный удар (5 градусов от нормали)при скорости ударника 4190 м/с, 25.14 мкс после начала взаимодействия.YYРис.8 Картины взаимодействия ударника с игольчатой структурой, 80 мкс после началавзаимодействия. (a) – нормальный удар при скорости ударника 4190 м/с, (б) –отклоненный удар (5 градусов от нормали) при скорости ударника 4190 м/сРис.9 Результаты вычислительного моделирования. Поля плотности в момент времениt=1200 мкс после детонации.

Цифрами указаны числовые значения плотности, кг/м3Рис.10 Результаты вычислительного моделирования. Поля давления в момент времениt=6400 мкс после детонации. Область защиты условно не показана.Таблица 1. Константы и параметры материаловПараметрЕд. изм.Al-1100Al-6061-T6Плотность, ρкг/м327702770Модуль сдвига, GПа25.9 x 10925 x 109Константа по Джонсону-Куку АПа4.1 x 1073.241 x 108Константа по Джонсону-Куку ВПа1.25 x 1081.138 x 108Показатель прочности на растяжение, n0.1830.42Константа по Джонсону-Куку, c0.0010.002Коэффициент термической податливости, m0.8591.34Температура при испытанияхK293293Температура плавленияK893893материала1/с11Удельная теплоемкость, CpДж/(кг*K)910910Джонсону-Куку, D10.071-0.77D21.2481.45D3-1.142-0.47D40.00970D501.6Скорость деформации при испытании образцовКоэффициенты в модели разрушения поТаблица 2.

Характеристики

Список файлов диссертации