Моделирование высокоскоростных соударений методом сглаженных частиц (1187405), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Рисунок 23. Схема эксперимента.
В результате соударения происходит пробой пластины всеми 5ю снарядами. Ниже приведена кинограмма процесса соударения и распределение скоростей на момент 50 мкс.
Рисунок 24. Распределение скоростей.
Рисунок 25. Кинограмма процесса соударения.
-
Удар градинами по обшивке самолета
Тестовая конфигурация:
5 ледяных (ice.mat, параметры в приложении 1) осколков, имеющих различные размеры и начальными скорости ударяются об алюминиевую(al.mat, параметры в приложении 1) пластину толщиной 3 мм. На рис. 26 показана схема эксперимента. Диаметры и начальные скорости осколков слева-направо: 1 – 5 мм, 150 м/с; 2 – 5мм, 100 м/с; 3 – 4 мм, 100 м/с; 4 – 3 мм, 100 м/с; 5 – 2 мм, 100 м/с.
Рисунок 26. Схема эксперимента.
По данным расчета, сквозного пробития, как и значительной деформации преграды не происходит. Также происходит полная остановка снарядов и их полное разрушение. В данном эксперименте использовалась континуальная модель разрушения.
Ниже приведены картины скорости и параметра разрушенности континуальной модели разрушения.
Рисунок 27. Распределение скоростей.
Рисунок 28. Параметр разрушенности.
-
Удар в слоистый пакет
В следующей серии экспериментов в качестве преграды выступает слоистый пакет. Он содержит 4 слоя: 1й слой – сталь (fe2.mat, параметры в приложении 1) толщиной 15 см, 2й слой – алюминий (al.mat, параметры в приложении 1) толщиной 15 см, 3й слой – сталь (fe2.mat) толщиной 15 см и 4й слой – алюминий (al.mat) толщиной 5 см. Пакет представляет из себя цилиндр радиусом 30 см.
Рассматриваются удары осколком сферической формы и массивной плитой.
-
Удар массивной плитой
Стальная пластина цилиндрической формы радиусом 10 см и толщиной 5 см ударяется о пакет со скоростью 1500 м/с (материал fe2.mat, параметры в приложении 1). Схема эксперимента изображена на рис. 29.
Рисунок 29. Схема эксперимента.
Рисунок 30. Положение объектов в момент времени 300 мкс.
На рис. 30 приведено положение объектов в момент времени 300мкс.
Как мы можем видеть, произошло расслоение материала между первым и вторым слоем, и образовалась полость вблизи границы между вторым и третьим слоем.
Рисунок 31. Скорость.
На следующем рисунке можно видеть процесс распространения ударной волны.
Рисунок 32. Кинограмма процесса распространения ударной волны.
В данном эксперименте использовалась континуальная модель разрешения. Ниже приведена картина разрушения на момент 300 мкс.
Рисунок 33. Параметр разрушенности.
-
Удар осколком сферической формы
Удар осколком сферической формы радиусом 5.3 см и массой 5 кг на скорости 1500 м/с. Осколок изготовлен из стали (fe2.mat, параметры в приложении 1).
Рисунок 34. Схема эксперимента.
Положение объектов на момент времени 300 мкс приведено на рис. 35. Также на рис. 36 приведен график скорости. Расчет построен до, практически, полной остановки ударника.
В отличии от эксперимента с пластиной расслоения не происходит. Однако, стоит отметить, что в данном эксперименте масса ударника была существенно меньше, чем в предыдущем.
Рисунок 35. Положение объектов на момент времени 300 мкс.
Рисунок 36. Скорость.
На рисунке ниже можно видеть процесс распространения ударной волны.
Рисунок 37. Кинограмма процесса распространения ударной волны.
В данном эксперименте использовалась континуальная модель разрешения. Ниже приведена картина разрушения на момент 300 мкс.
Рисунок 38. Параметр разрушенности.
-
Список литературы
[1] Фомин В.М., Гулидов А.И., Сапожников Г.А. и др. Высокоскоростное взаимодействие тел. Новосибирск: Издательство СО РАН, 1999. Стр. 162.
[2] Ducowicz J.K. A General, Non-Iterative Riemann Solver for Godunov’s Method // J. Comput. Phys.1985. V. 61. P. 119.
[3] Сорокин В.Г., Волосникова А.В., Вяткин С.А. и др. Марочник сталей и сплавов.
[4] MARSH S.P., “LASL Shock Hugoniot Data”, Univ. of California Press, Berkeley/Los Angeles, 1980.
[5] Куликовский А.Г., Погорелов Н.В., Семенов А.Ю. Математические вопросы численного решения гиперболических систем уравнений. Физматлит, 2001.
[6] Murnaghan Fr.D. Finite Deformation of an Elastic Solid. // New York, John Willey and Sons, Inc. 1951.
[7] Parshikov A.N., Medin S.A. Smoothed particle hydrodynamics using interparticle contact algorithms // Journal of Computational Physics. — 2002.
[8] Stilp A.J., Hohler V., Schneider E. et al. Debris Cloud Expansion Studies // Int. J. Impact Engng.-1990.-V. 10. p.543-553
[9] Holland P.M., Gordon J.T., Menna T.L., Charters A.C. Hydrocode results for the penetration of continuous, segmented and hybrid rods with ballistic experiments // Int. J. Impact Engng.-1990.-V. 10. p.241-250
-
Приложение 1, использованные материалы.
Параметры материалов, использованных в экспериментах.
| Материал |
|
|
|
|
|
| Сталь (fe.mat) | 7 850 | 80 | 170 | 640 | 5 000 |
| Сталь (ferrum.mat) | 7 680 | 30 | 113 | 10 | 13 000 |
| Сталь (fe2.mat) | 7 850 | 80 | 170 | 640 | 7 000 |
| Лед (ice.mat) | 900 | 1,153 | 3 | 100 | 0,8 |
| Пластик (plastic.mat) | 1 200 | 1,728 | 3,504 | 50 | 50 |
| Текстолит (textolit.mat) | 1 350 | 0,22 | 0,5 | 70 | 93 |
| Алюминий (al.mat) | 2 700 | 27,5 | 73 | 100 | 1 600 |
| Сталь (ст.4340) | 7 850 | 75 | 183 | 1 000 | 7 500 |
| Вольфрам (W10) | 17 000 | 160 | 311 | 645 | 2 000 |
, кг/м3
, ГПа
, ГПа
, МПа
, МПа
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
