WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 36 | 37 || 39 | 40 |   ...   | 46 |

МОДЕЛЬ ДИНАМИЧЕСКОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ РЕЗИНЫ И ЭПОКСИДНОЙ СМОЛЫ М. С. Воронин1, Л. А. Мержиевский1,Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, Новосибирск Новосибирский государственный технический университет Полимерные материалы демонстрируют сложное поведение при динамическом и ударноволновом сжатии. Особенности поведения связаны со сложной молекулярной структурой полимеров и последовательной сменой механизмов необратимого деформирования, зависящих от приложенной нагрузки. В данной работе для описания динамического деформирования резин и эпоксидной смолы строится модель вязкоупругого тела, основанная на максвелловских представлениях о механизмах необратимого деформирования. Для ее замыкания построены определяющие соотношения уравнение состояния при нешаровом тензоре деформаций и зависимость времени релаксации касательных напряжений от параметров, характеризующих состояние среды. Построение зависимости для времени релаксации основывается на учете микроструктурных механизмов необратимого деформирования. В рамках сформулированной модели решен ряд задач динамического и ударно-волнового деформирования, результаты которых сравниваются с соответствующими экспериментальными данными.

Работа выполнена при поддержке Интеграционного проекта СО РАН № 115 и гранта Президента РФ № НШ-5710.2010.1.

Гавриленко Т. П., Ульяницкий В. Ю. О ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МЕТАНА И ПРОПАН-БУТАНА В АППАРАТАХ ДЕТОНАЦИОННОГО НАПЫЛЕНИЯ Т. П. Гавриленко, В. Ю. Ульяницкий Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, Новосибирск Ацетилен является наиболее удобным топливом для детонационного напыления. Ацетиленокислородные взрывчатые смеси отличаются наибольшей температурой и высоким динамическим напором продуктов детонации, которые определяют разгон и разогрев частиц напыляемого порошка. При относительно малой энергии инициирования длина участка перехода горения в детонацию в этих смесях не превышает диаметра ствола. Однако использование ацетилена требует соблюдения повышенных мер безопасности, поскольку детонация в ацетиленокислородных смесях распространяется по зазорам менее 0, 1 мм и, кроме того, ацетилен способен детонировать в отсутствии окислителя.

Более привлекательными в этом отношении являются метан или пропан-бутан, которые хотя и уступают ацетилену по температуре и динамическому напору продуктов детонации, зато являются существенно менее взрывоопасными при реализации процесса детонационного напыления. Главным препятствием для их эффективного использования является существенно б ольшая протяженность участков перехода горения в детонацию (ПГД), достигающая десятков калибров канала даже в хорошо детонирующих смесях с кислородом.

В данной работе проведено экспериментальное исследование перехода горения в детонацию во взрывчатых газовых смесях на основе метана, пропан-бутана и ацетилена с кислородом в каналах с постоянным и сужающимся сечением. Получены данные по ПГД для большого спектра взрывчатых газовых смесей.

Разработана, экспериментально апробирована и запатентована конструкция ускорителя ПГД, который представляет собой объемную систему препятствий, размер и расстояние между которыми соизмеримы с размером ячейки детонации Чепмена Жуге в этих смесях.

Принципиальным отличием предложенной конструкции ускорителя ПГД является экспериментально установленная связь размера ячейки пространственной решетки ускорителя с размером ячейки на фронте детонации Чепмена Жуге для конкретной взрывчатой смеси.

Предложенное устройство позволяет сократить длину перехода горения в детонацию до одного калибра трубы в смесях пропан-бутана с кислородом (при содержании в смеси от 15% до 30% топлива) без увеличения габаритов установки детонационного напыления. Производительность установки при этом сохраняется, а использование пропан-бутана гарантированно обеспечивает её безопасную эксплуатацию.

Установлено, что при использовании ускорителя ПГД пропан-бутан является оптимальным топливом для детонационного напыления. По динамическому напору продуктов детонации кислородные смеси пропан-бутана практически не уступают ацетиленовым и в 1,5 раза превосходят метановые. Максимальный динамический напор имеет смесь 25%ПБ+75%О2.

Следует также учитывать, что содержание пропан-бутана в смеси с кислородом, во избежание нежелательного образования сажи при выстреле детонационной установки, не должно превышать 30%.

Работа выполнена при поддержке гранта Президента РФ № НШ-5770.2010.1.

Георгиевский П. Ю., Левин В. А., Сутырин О. Г. ГАЗОДИНАМИКА РАСПРОСТРАНЕНИЯ УДАРНЫХ ВОЛН В СРЕДАХ С НЕОДНОРОДНЫМ РАСПРЕДЕЛЕНИЕМ ПЛОТНОСТИ П. Ю. Георгиевский1, В. А. Левин2, О. Г. СутыринНИИ механики Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова Институт автоматики и процессов управления ДВО РАН, Владивосток Проведено численное исследование газодинамики взаимодействия плоского скачка уплотнения с областями газа пониженной или повышенной плотности. Рассмотрены различные геометрические конфигурации областей: четверть плоскости, узкий прямоугольный слой, симметричный клин, а также эллипсоид вращения. Выявлены новые качественные характеристики взаимодействия. Выделено два класса течений регулярные и нерегулярные. Определены тенденции изменения качественных характеристик течения при изменении определяющих параметров.

Применение подробных расчетных сеток в задаче о взаимодействии ударной волны с прямоугольной областью, занятой газом пониженной плотности, исследованной ранее в [1, 2], позволило выявить новые элементы конфигурации течения, такие, как высоконапорная струя со сложной внутренней структурой и слоистый вихрь.

Регулярное (а) и нерегулярное (б) взаимодействие ударной волны с четвертью плоскости, занятой газом пониженной плотности.

Список литературы 1. Артемьев В.И., Бергельсон В.И., Калмыков А.А., Немчинов И.В., Орлова Т.И., Рыбаков В.А., Смирнов В.А., Хазинс В.М. Развитие предвестника при взаимодействии ударной волны со слоем пониженной плотности//Изв. РАН. МЖГ. 1988. № 2. С. 158–163.

2. Войнович П.А, Жмакин А.И., Фурсенко А.А. Моделирование взаимодействия ударных волн в газах с пространственными неоднородностями параметров// Ж. техн. физики. 1988.

Т. 58. № 7. С. 1259–1267.

Герасимов А. В., Коняев А. А., Пашков С. В. ВЫСОКОСКОРОСТНОЙ УДАР ПО ОБОЛОЧКАМ С ЗАПОЛНИТЕЛЕМ КОМПАКТНЫМИ И УДЛИНЕННЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ А. В. Герасимов, А. А. Коняев, С. В. Пашков НИИ прикладной математики и механики Томского государственного университета Исследование воздействия локальных импульсов давления, включая ударное нагружение, на оболочки с заполнителем необходимо для совершенствования защиты объектов современной техники, оценки возможных последствий аварийных ситуаций и т. д. В случае заполнителя с реакционной способностью существующие литературные данные показывают многообразие и сложность явлений, связанных с эволюцией ударной волны в детонационную. Для построения алгоритма инженерных расчетов инициирования детонации в данной работе использованы наиболее простые критерии, включающие амплитудные и временные параметры нестационарных дивергентных волн напряжений.

Для описания процессов деформирования и дробления твердых тел используется модель прочного сжимаемого идеально упругопластического тела. Основные соотношения, описывающие движение прочной сжимаемой идеально упругопластической среды, базируются на законах сохранения массы, импульса и энергии и замыкаются соотношениями Прандтля Рейсса при условии текучести Мизеса. Уравнение состояния берется в форме Тета и Ми Грюнайзена.

Кроме ряда различных факторов, характер разрушения реальных материалов определяется также естественной гетерогенностью структуры, которая влияет на характер распределения физико-механических характеристик по объему рассматриваемого объекта. Поэтому для адекватного моделирования процесса дробления, отражающего реальную картину поведения разрушаемых тел, полученную в экспериментах, необходим учет неоднородности структуры материала в уравнениях механики деформируемого твердого тела, что реализуется внесением случайного распределения начальных отклонений прочностных свойств от номинального значения в физико-механические характеристики тела. Достижение эквивалентной пластической деформацией своего предельного значения используется в качестве критерия разрушения при интенсивных сдвиговых деформациях.

Для расчета упругопластических течений применялась методика, реализованная на тетраэдрических ячейках и базирующаяся на совместном использовании метода Уилкинса для расчета внутренних точек тела и метода Джонсона для расчета контактных взаимодействий.

Разбиение трехмерной области на тетраэдры происходит последовательно с помощью подпрограмм автоматического построения сетки.

В работе проведено исследование влияния скорости соударения, материала ударника, оболочки и заполнителя, а также угла подхода ударника к оболочке на напряженно-деформированное состояние и разрушение системы оболочка–заполнитель.

Работа выполнена при частичном финансировании по программе Минобрнауки РФ “Развитие научного потенциала высшей школы (2009–2010 годы)” (проект РНП 2.1.2. 2509) и частичной поддержке гранта РФФИ № 09-08-00662а.

Грязнов Е. Ф., Бойко М. М. О ПЛАСТИЧНОСТИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ОБОЛОЧЕК ПРИ ВЗРЫВНОМ НАГРУЖЕНИИ Е. Ф. Грязнов, М. М. Бойко Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана Исследованию пластических свойств металлических оболочек, нагружаемых взрывом, посвящены многие работы, в большинстве из которых отмечается заметное повышение уровня пластичности в динамических условиях, характерных для взрывного нагружения: увеличение скорости деформаций приводит к росту деформации разрушения. Данное явление в [1] названо динамической сверхпластичностью и объясняется равномерным распределением деформаций по сечению стенки оболочки. В [2] и ряде последующих работ показано, что при 104 с-1 в стальных оболочках достигается максимум деформации разрушения, названный авторами “пиком пластичности”.

В качестве характеристики пластичности в отмеченных известных работах использовался радиус разрушения оболочек, который определялся экспериментально с применением либо высокоскоростной оптической, либо рентгеноимпульсной съемки. Радиус разрушения фактически эквивалентен одной из стандартных характеристик пластичности относительному удлинению, то есть характеристике, являющейся нестабильной и существенно зависящей от размеров образца. Сравнительное обобщение результатов известных работ, в которых за критерий оценки пластичности принято относительное удлинение, показало, что у многих металлов (сталей и цветных металлов) действительно наблюдается заметное увеличение уровня динамического относительного удлинения по сравнению со статическим. Причем данная тенденция становится более яркой с понижением статической пластичности.

Однако, если за критерий пластичности принять другую стандартную характеристику относительное сужение, то практически во всех известных работах, включая результаты авторов настоящей работы, наблюдается обратная картина: уровень динамического относительного сужения, определяемого по толщине фрагментов оболочек, лежит ниже статического.

Основные причины столь явного противоречия связаны, с одной стороны, с некорректностью выбора критерия пластичности, а именно радиуса разрушения, а с другой стороны, неучетом ряда факторов, влияющих на величину деформации разрушения. Основным из этих факторов является существенно неравномерное распределение деформации в стенке оболочки. В настоящей работе теоретически и экспериментально исследовано распределение деформаций по слоям стенки оболочки в процессе ее деформирования. Получены кривые распределения деформаций в радиальном направлении. В частности, для толстой оболочки с относительной толщиной стенки = 0.2 ( = 0/D, 0 и D начальная толщина стенки и внешний диаметр оболочки) деформации тонкого слоя, прилегающего к внутренней поверхности оболочки, более чем в 2.5 раза выше, чем у тонкого наружного слоя.

Экспериментальное исследование распределения деформации в стальных оболочках проведено микроструктурным методом измерения деформаций [3]. Установлено, что в слоях, прилегающих к внутренней поверхности, уровень деформации заметно выше, чем в срединных и наружных слоях оболочки и существенно превышает статические характеристики пластичности. В срединных и внешних слоях динамический уровень, наоборот, ниже статического.

Сопоставление экспериментальных и расчетных распределений деформаций позволило построить (R - t)-диаграмму процесса разрушения оболочки в ее поперечном сечении, определить место зарождения и направление развития трещин.

В настоящей работе проведено также исследование уровня пластичности оболочек для двух сталей (сталь 10 и 45) в широком диапазоне скоростей деформаций ( 0.355.5· 105 с-1), при этом в качестве критерия пластичности использовалась величина относительного сужения. Широкий диапазон значений достигнут за счет изменения толщины стенки (0.210.0 мм) Дудко О. В., Лаптева А. А. и применения взрывчатых веществ, значительно различающихся по своим детонационным параметрам. Полученные зависимости деформации разрушения от имеют ярко выраженный максимум (при 0.6 0.7 · 105 с-1), при этом максимальный уровень динамической пла стичности не превышает статического уровня. Снижение уровня пластичности при высоких значениях сопровождается сменой механизма разрушения: при увеличении радиально отрывной тип растрескивания меняется на чисто сдвиговый с заметным увеличением объема зон локализации деформаций, при наиболее высоких значениях локализация деформаций, по-видимому, является доминирующей, при этом наряду с локализованным сдвигом наблюдается принципиально новый тип локализации отрыв с образованием “шейки”. Определение относительного сужения по толщине фрагмента в зоне шейки (как при статических испытаниях) показало, что уровень пластичности сталей при > 5·105 с-1 существенно превосходит статические характеристики. Основной причиной столь заметного повышения пластических свойств сталей является нагрев оболочек в процессе деформирования. Выполненные оценки показали, что в оболочках средней толщины температура достигает в среднем 600–800С, в зонах локализации она заметно выше 1200–1400С, а во многих случаях достигает уровня температуры плавления.

Список литературы 1. Физика взрыва. Изд. 3-е, исправленное/Под ред. Орленко Л.П., М.: Физматлит, 2004, т. 2.

2. Иванов А.Г. Особенности взрывной деформации и разрушения труб//Проблемы прочности. 1976. № 11.

3. Смирнов-Аляев Г.А. Сопротивление материалов пластическому деформированию. 3-е изд., перераб. и доп. Л.: Машиностроение, Ленингр. отд., 1978.

Pages:     | 1 |   ...   | 36 | 37 || 39 | 40 |   ...   | 46 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.