Диссертация (1149812), страница 11
Текст из файла (страница 11)
Вмомент времени t = 1200 мкс снимаем показания Ек = 10 МДж (снижается с 10,1 до 10,0).Кг – коэффициент гашения;Кг = Ек 2/Ек 1, где Ек- кинетическая энергия из каждой задачи из пары.По рисунку 66 (график кинетической энергии воды) снимаем показание 10 МДж,необходимое для дальнейших расчетов.Находим отношение кинетических энергий двух задач (кинетической энергии, котораяперешла в воду):Кг = 10/4,7 = 2,1394Рис.67 Фрагмент графика рисунок 66. Сравнительный анализ суммарной кинетическойэнергии частиц SPH (как единого целого) по каждому материалу отдельно.
Красныйграфик - вода, зеленый график – ВВ.Рис.68 Сравнительный анализ суммарной внутренней энергии частиц SPH (как единогоцелого) по каждому материалу отдельно. Красный график - вода, зеленый график – ВВ.95Рис.69 – Общая энергия по каждому материалу отдельно. Красный график - вода, зеленыйграфик – ВВВыводыТаким образом, исходя из анализа основной и сопряженной задач, отношениекинетических энергий воды в 2-х задачах равно 2,13.
Отношение внутреннихэнергий воды в 2-х задачах равно 3,4 (отношение 5,5/1,6).Следовательно наиболее эффективным решения для подавления ударных волн вслучае использования эластичных оболочек из воды является вариант, когдавнутренняя полость остается пустая (ширина полости равна радиусу ВВ).Также было выполнено вычислительное моделирования для следующих пар задач:Для пар задач (Задачи 3-4): Rвв = 0.06 m и толщины слоя воды 5Rвв получаем примернотакой же результат (Кг = 2,12).Для второй пары задач Rз= 0.42 m.V защиты = 0.3031008592 м.кубR иск = 0.417123 m (после решения кубического уравнения).Для пар задач (Задачи 5-6):: Rвв = 0.04 mV защиты = 0.01413 м куб.96R иск = 0.2245 m (для сопряженной задачи R = 0.150 m).Кг ~ 2,5Таким образом, передача кинетической энергии воде в постановке, когда между ВВ иводой присутствует прослойка с плотностью, которая много ниже плотности воды в 2 разаниже по сравнению с постановкой, когда такая прослойка отсутствует (задача сравнения).Вообще, как показало вычислительно моделировании методом SPH, данный методхорошо зарекомендовал себя не только в задачах высокоскоростного взаимодействия, но ив задачах разлета продуктов детонации и взаимодействия продуктов детонации с другимиматериалами.97Глава 5Высокоскоростной удар двух ударников5.1 Последовательный высокоскоростной удар двухударников, летящих след в след, в толстую преграду5.1.1 Задача удара двух ударников, когда расстояние между нимиравно порядку диаметра, начальная скорость ударников 5000 м/сРассмотрим 2 задачи сравнения: высокоскоростной удар двух сферическихударников, летящих след в след при расстоянии между ними 1D, а также аналогичныйудар при расстоянии между ударниками 20D.
Здесь D – диаметр одного ударника. Нижепредставлены результаты вычислительного моделирования высокоскоростного удара двухалюминиевых ударников, летящих след в след с начальной скоростью 5000 м/с в толстуюалюминиевую плиту толщиной 10 мм. Диаметр каждого ударника принимался как и вверификационном расчете (п.
2.2 главы 2) - 5,01 мм. Расстояние между ударникамипринималось равным их диаметру. Общее количество частиц SPH – около 2,5 млн.Начальное положение в задаче представлено на рисунке 70. Заметим, что SPH опорногокольца заданы как «запрет всех перемещений, вращение разрешено».98Рис.70 Начальное положение (t = 0). Коричневым цветом показано опорное кольцотолщиной 1 мм.Рис.71 Картина проникания двух ударников в момент t = 0.7 мксРис.72 Картина проникания двух ударников в момент t = 1.7 мкс99По рис.72 мы можем проанализировать, что в момент времени t = 1,7 мкс ударная волна,возникшая от удара первого ударника в преграду, достигает дальнего торца 10-ммпреграды.Рис.73 Картина проникания двух ударников в момент t = 3 мксРис.74 Картина проникания двух ударников в момент t = 4.5 мкс100Рис.75 Картина проникания двух ударников в момент t = 8 мксРассмотрим систему двух ударников и преграды в такой визуализации решения, чточастицы SPH преграды отключены.
Остаются видимыми только частицы двух ударникови опорного кольца.Рис.76 Картина проникания двух ударников в момент t = 2.29 mks (визуализация частицSPH преграды отключена).В момент времени t = 2.29 мкс (рисунок 76) мы можем видеть что, второй ударникпрактически приблизился к облаку осколков от первого ударника на расстояние ~ 5 мм(одного диаметра).101Рис.77 Картина проникания двух ударников в момент t = 3.4 mks (визуализация SPHпреграды отключена).К моменту времени t = 3.4 mks (рисунок 77) второй ударник коснулся сферического слояоблака осколков от первого ударника (сферичность слоя сработавшегося первогоударника отражена на рисунке 78).
Исходя из анализа численного решения, правильнеебыло бы назвать облако осколков от первого ударника «условно осевшим слоемсработавшегося первого ударника на материал каверны».Рис.78 – Картина проникания двух ударников в момент t = 3.4 mks (визуализация SPHпреграды отключена). 3D вид.102Если в источнике [43] в момент времени t = 7 мкс авангард облака осколков отодиночного ударника еще не сформировался (толщина преграды 1 мм), то здесь мывидим, что к моменту времени t = 4.4 мкс второй ударник проникает в сферический слойсработавшегося о преграду первого ударника и образует авангард «облака» (рисунок 79).При этом мы видим, что как раз к моменту t = 4.4 мкс этот «высокоскоростной авангард»достигает дальней стенки преграды и вызывает сквозное пробитие.Рис.79 Картина проникания двух ударников в момент t = 4.4 mks (визуализация SPHпреграды отключена).Рис.80 Выбор региона частиц SPH (регион А) в момент t = 4.4 mks (визуализация SPHпреграды отключена).103Проследим энергетику высокоскоростного удара двух ударников на групповомграфике скоростей вдоль оси Y частиц SPH (рисунок 81).
Скорости частиц первогоударника, имеющие скорости 5000 м/с ранее, чем через 1 мкс после начала движения(зазор между первым ударником и преградой ~ 1 мм) начинают стремительно падать.Идет срабатывание первого ударника о преграду. Вместе с тем растет температура в зонеконтакта и по все видимости, в момент времени ~ 1.2-1.5 мкс начинается плавлениеалюминия. На графике это отражается небольшой полкойD с малыми всплесками.Скорости частиц несколько выполаживаются. Затем происходит интенсивное охлаждениерасплавленного слоя о соседние слои преграды и скорость вновь начинает стремительнопадать (участок группового графика В).
На этом этапе первый ударник срабатываетсянаиболее интенсивно.Рис.81 Групповой график скоростей частиц двух ударников по региону A (см. рисунок80).Примерно через 3,5 мкс первые частицы второго ударника, движущегося также соскоростью 5000 м/с начинают касаться частиц первого ударника. Это отражается на почтивертикальном участке EK.
Затем графики скоростей частиц второго ударника начинаютвыполаживаться, стремясь к области С (здесь частицы и первого и второго ударника). Научастке от графической области В к графической области С второй ударник интенсивносрабатывается как о частицы первого ударника, так и о частицы преграды. В целом пографику мы видим, что после соединения частиц двух ударников (зона C и далее)скоростной спектр частиц SPH стал существенно шире (от -200 м/с до 3000 м/с), в то104время как скоростной спектр от одного ударника был от 800 до 2200 м/с (послеинтенсивного срабатывания). После соединения частиц двух ударников скоростнойспектр не сужается (зона C), а продолжает оставаться таким же - вся масса идет на вылет.Рис.82 Картина облака осколков от высокоскоростного удара двух ударников.
Моментвремени 16 мкс.Рис.83 Выбор региона частиц SPH (регион L) в момент t = 16 мкс.105Рис.84 Групповой график скоростей частиц облака осколков (SPH ударников, SPHпреграды) – регион L (рисунок 83).На рисунке 82 представлена форма облака осколков поле пробития двумя ударникамипреграды из материала Ал 6061-Т6 толщиной 10 мм.
Облако осколков имеетбочкообразную вытянутую форму с выделившимся высокоскоростным авангардомвпереди. На рисунке 84 представлен групповой график скоростей SPH рассматриваемогоавангарда облака осколков. Несложно заметить по графику, что скорости частиц вавангарде лежат в пределах от 2500 м/с до 3100 м/с.1065.1.2 Задача высокоскоростного удара двух ударников, когда расстояние между нимиравно двадцать диаметров ударника, начальная скорость каждого ударника 5000 м/сРис.85 Постановка задачи 2 (два ударника, летящие след в след на расстоянии 100 мм).Рассмотрим рисунок 85. Задача сравнения высокоскоростного удара двух ударниковставилась так, что расстояние между первым и вторым ударником равно 20D (20диаметров ударника, что составляет 100,2 мм.).
При постановке задачи в пакете LS-PrePost было установлено, что модельное расстояние между ударниками было равно 100,1mm (неточность установки параметрами «Move»).107108109Рис.86 Развитие облака осколков системы из двух ударников в динамике. Начальноерасстояние между ударниками 100мм. Моменты времени t=2,4,7,10,16,24,28.5,29,32,37мкс.Анализируя рисунок 86, можно сделать выводы, что второй ударник влетел в свободноепространство (каверна при ударе первого ударника распухла в значительной степени).При этом второй ударник практически до 28 мкс не имел взаимодействия с частицамидругих тел. Около ~ 28 мкс мы наблюдаем, что второй ударник начал взаимодействовать с110облаком осколков, которое представляет собой совокупность частиц первого ударника ипреграды. К моменту времени ~ 37 мкс облако осколков от удара второго ударника подвижущемуся облаку первого ударника приобретает уже известный вид [43]. По моментувремени 37 мкс мы видим, что второй ударник значительно разрушается о движущеесяоблако осколков.Рисунок 87 – Поля скоростей частиц SPH в момент времени t = 37 мкс (масштаботносительно рис.17 уменьшен)По полю скоростей облака осколков (рисунок 87) можем сделать выводы, что авангардоблака осколков (фактически сформированный вторым ударником) движется вположительном направлении оси Y с пределами скоростей, лежащими от 4200 до 4700м/с.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
