Т. 326, № 1 : Ресурсы планеты

Численное моделирование соударения длинных стержней со слоисто-разнесенными преградами

Актуальность работы обусловлена необходимостью защиты космической техники от техногенных осколков. Цель работы: обоснование применимости трехмерной численной методики, базирующейся на лагранжевом подходе к описанию поведения сплошной среды и вероятностном подходе к фрагментации твердых тел при ударном нагружении применительно к проблеме защиты космических и наземных объектов комбинированными преградами при взаимодействии с удлиненными ударниками-стержнями. Методы исследования: вычислительный эксперимент с привлечением экспериментальных данных для верификации численных результатов. Результаты: Вероятностный подход и предложенная в работе численная методика в наиболее полной, с физической точки зрения, трехмерной постановке позволяют с достаточно высокой точностью воспроизводить процессы пробития многослойных и разнесенных преград высокоскоростными стержневыми элементами. Внесение случайного распределения начальных отклонений прочностных свойств от номинального значения в физико-механические характеристики тела приводит к тому, что в этих случаях процесс разрушения приобретает вероятностный характер, что более соответствует экспериментальным данным. Эффективность разнесенных и слоисто-разнесенных преград, широко используемых в настоящее время в качестве защитных устройств, связана помимо гидродинамического и прочностного сопротивления прониканию также с потерей устойчивости, пластическими деформациями и разрушением стержней. Совокупность указанных процессов приводит к появлению углов нутации, отклонению вектора скорости и траектории остатка стержня и его фрагментов, а в конечном счете к уменьшению глубины проникания в слоисто-разнесенную конструкцию по сравнению с недеформируемым стержнем. В расчетах также моделируются осколочные поля и учитывается взаимодействие осколков между собой и с элементами многослойной преграды. Полученные результаты позволяют оптимизировать защиту объектов по массово-геометрическим параметрам. Важным применением предложенного подхода является исследование деформирования, разрушения и способов защиты трубопроводов от взрывного и ударного воздействия.

Ключевые слова:

электронный ресурс, труды учёных ТПУ, численное моделирование, эксперимент, высокоскоростные ударники, вероятность, фрагментация, космический мусор, трубопроводы, защита,

Авторы:

Скачать PDF