Численный анализ управляемой потери устойчивости пологих менисковых облицовок при высокоскоростном обжатии

Экспериментальные и аналитические методы исследования потери устойчивости металлической менисковой облицовки при ее высокоскоростном деформировании (обжатии, схлопывании) продуктами детонации взрывчатого вещества имеют ограниченные возможности. Они обусловлены сложным характером изменения толщины облицовки для управления процессом потери устойчивости (складкообразования), высокими скоростями деформирования оболочки, интенсивным спадом действующего на нее давления и рядом других особенностей. Предложен подход к численному трехмерному моделированию методом конечных элементов в системе координат Лагранжа в программном комплексе LS-DYNA процесса схлопывания облицовок менисковой формы переменной толщины в окружном направлении в области их периферийных частей и проанализированы основные этапы его реализации. Описаны основные параметры используемых моделей материалов, тип конечного элемента и механизм адаптивного перестроения расчетной сетки. Методом численного моделирования выявлены основные закономерности процесса потери устойчивости облицовки и складкообразования кормовых частей высокоскоростных элементов, формируемых при схлопывании облицовок. Результаты численных расчетов подтверждены экспериментальными данными. Выполненные исследования представляют интерес для специалистов, занимающихся анализом потери устойчивости различных конструкций при динамических нагрузках, а также для специалистов в области физики взрыва и удара

Литература

[1] Орленко Л.П., ред. Физика взрыва. Т. 2. М., ФИЗМАТЛИТ, 2004.

[2] Селиванов В.В., ред. Боеприпасы. Т. 1. М., Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2016.

[3] Ли В., Ван С., Чень К. Исследование технологии формирования устойчивого ударного ядра с юбкой. ПМТФ, 2016, т. 57, № 5, с. 151--157.

[4] Liu J., Gu W., Lu M., et al. Formation of explosively formed penetrator with fins and its flight characteristics. Defense Technology, 2014, vol. 10, iss. 2, pp. 119--123. DOI: https://doi.org/10.1016/j.dt.2014.05.002

[5] Bender D., Chouk B., Fong R., et al. Explosively formed penetrators (EFP) with canted fins. Proc. 19th Int. Symp. Ballistics, vol. 2, 2001, pp. 755--762.

[6] Рассоха С.С., Ладов С.В., Бабкин А.В. Численное исследование механизма самозакрутки рифленых кумулятивных облицовок. Экстремальные состояния вещества. Детонация. Ударные волны. Мат. Междунар. конф. Саров, РФЯЦ-ВНИИЭФ, 2013, с. 547--552.

[7] Бабкин А.В., Рассоха С.С., Ладов С.В. Методика расчета параметров функционирования вращающихся кумулятивных зарядов. Оборонная техника, 2010, № 1--2, с. 23--30.

[8] Колпаков В.И., Баскаков В.Д., Шикунов Н.В. Математическое моделирование функционирования снарядоформирующих зарядов с учетом технологических асимметрий. Оборонная техника, 2010, № 1--2, с. 82--89.

[9] Асмоловский Н.А., Баскаков В.Д., Зарубина О.В. Анализ влияния технологических погрешностей менисковых облицовок на динамику взрывного формирования высокоскоростных стержневых элементов. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение, 2015, № 5, с. 72--86. DOI: 10.18698/0236-3941-2015-5-72-86

[10] Асмоловский Н.А., Баскаков В.Д., Тарасов В.А. Анализ влияния периодических возмущений на формирование высокоскоростных стержневых элементов. Известия высших учебных заведений. Машиностроение, 2013, № 8, с. 8--14. DOI: 10.18698/0536-1044-2013-8-8-14

[11] Асмоловский Н.А., Баскаков В.Д., Боярская Р.В. и др. Математическое моделирование процесса взрывного нагружения менисковой облицовки. Математическое моделирование и численные методы, 2016, № 1 (9), с. 52--67. DOI: 10.18698/2309-3684-2016-1-5267

[12] Круглов П.В., Колпаков В.И. Закономерности взрывного формирования удлиненных высокоскоростных элементов из стальных сегментных облицовок. Актуальные проблемы разработки средств поражения и боеприпасов, 2018, с. 203--2018.

[13] Baskakov V.D., Karnaukhov K.A. Research into the process of impingement of two plane jets of an ideal fluid with free boundaries. J. Phys.: Conf. Series, 2016, vol. 731, no. 1, art. 012002. DOI: https://doi.org/10.1088/1742-6596/731/1/012002

[14] Karnaukhov K.A., Baskakov V.D., Korenkov V.V., et al. Peculiarity of the shaped-charge liner collapse concerning the unevenness in its cross-section. J. Phys.: Conf. Series, 2017, vol. 894, no. 1, art. 012039. DOI: https://doi.org/10.1088/1742-6596/894/1/012039

[15] Колпаков В.И., Савенков Г.Г., Мазур А.С. и др. Численное моделирование функционирования удлиненного кумулятивного заряда по железобетонной преграде. ЖТФ, 2015, т. 85, № 1, с. 3--9.

[16] Johnson G.R., Stryk R.A. Some considerations for 3D EFP computations. Int. J. Impact Eng., 2006, vol. 32, iss. 10, pp. 1621--1634. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijimpeng.2005.01.011

[17] Hallquist J.O. LS-DYNA theory manual. Livermore, LSTC, 2005.

[18] LS-DYNA keyword user’s manual. Livermor, LSTC, 2007.

[19] Bigiel H.G. Insert for a projectile-forming charge. Patent 4590861 US. Appl. 13.05.1983, publ. 27.05.1986.