Национальный цифровой ресурс Руконт - межотраслевая электронная библиотека (ЭБС) на базе технологии Контекстум (всего произведений: 634620)
Контекстум
.
Инженерный журнал: наука и инновации

Инженерный журнал: наука и инновации №11 2022 (200,00 руб.)

0   0
Страниц134
ID744732
Аннотация«Инженерный журнал: наука и инновации» – научно-практическое издание, в котором публикуются оригинальные (т. е. не опубликованные в других изданиях) статьи, содержащие результаты научных исследований по всем разделам, заявленным в рубрикаторе. Выбор электронной формы издания был обусловлен необходимостью оперативного введения в научный оборот результатов научных исследований, что соответствует тенденции сделать оплаченные государством результаты научного труда общественным достоянием. Это же предполагает выбор редакцией журнала свободного доступа к его контенту.
Кому рекомендованоЖурнал предназначен для научных работников всех рангов, инженеров, практических работников, молодых ученых и аспирантов.
Инженерный журнал: наука и инновации .— Москва : Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2012 .— 2022 .— №11 .— 134 с. : ил. — URL: https://rucont.ru/efd/744732 (дата обращения: 20.04.2024)

Предпросмотр (выдержки из произведения)

Инженерный_журнал_наука_и_инновации_№11_2022.pdf
УДК 531.58 DOI: 10.18698/2308-6033-2022-11-2223 Численный анализ проникания в бетонную преграду макетов ударников с учетом влияния отделяемого поддона  С.В. Федоров1 , В.А. Велданов1, А.Л. Исаев1, А.Ю. Перфильев 2, Н.А. Федорова3 2 АО «ГосНИИмаш им. В.В. Бахирева», Дзержинск, Нижегородская обл., 606002, Россия 1 МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, 105005, Россия 3 ФГУП «ВНИИ автоматики им. Н.Л. Духова», Москва, 127055, Россия На основе численного моделирования в рамках двумерной осесимметричной задачи механики сплошных сред проанализировано проникание в полубесконечную бетонную преграду макетов ударников диаметром 14 и 18 мм с начальной скоростью 1200 м/с без учета и с учетом влияния отделяемого поддона, используемого для разгона макетов в стволе баллистической установки. В процессе проникания макеты ударников и поддоны рассматривались как абсолютно твердые недеформируемые тела. Головная часть макетов ударников была конической с носовым притуплением или без него. Установлено положительное влияние притупления головной части на динамику проникания макетов ударников, заключающееся в увеличении их глубины проникания и снижении максимальной перегрузки, что связано, при наличии притупления, с проявлением кавитационного эффекта. При моделировании проникания макетов ударников, размещенных в отделяемом поддоне, зафиксировано уменьшение глубины проникания чуть более чем на 10 % при увеличении максимальной перегрузки по сравнению со случаем проникания в отсутствие поддона. Выявлена причина отрицательного влияния поддона на проникание макетов ударников, заключающаяся в возрастании касательных напряжений, действующих на поверхности контакта макетов с прилегающим слоем разрушенного бетона, вызванного поджатием этого слоя поддоном до тех пор, пока не происходит полное отделение поддона от макета ударника. Ключевые слова: бетонная преграда, макет ударника, отделяемый поддон, высокоскоростное проникание, глубина проникания, перегрузка, численное моделирование Введение. Бетон широко используется при возведении различных зданий и сооружений [1, 2]. В ряде случаев при проведении аварийно-восстановительных и спасательных работ, а также контртеррористических операций возникает необходимость оперативно проделывать отверстия в бетонных преградах значительной толщины [3, 4]. Для реализации этого можно использовать высокоскоростные ударники, проникающие в бетон за счет запаса своей кинетической энергии [5–9]. Актуальной задачей является увеличение глубины их проникания в бетон [10–13]. Для ударников, изготовленных из высокопрочных материалов, можно обеспечить незначительность деформаций, возникающих под Инженерный журнал: наука и инновации # 11·2022 1
Стр.1
С.В. Федоров, В.А. Велданов, А.Л. Исаев, А.Ю. Перфильев , Н.А. Федорова действием нагрузок в процессе проникания в бетонную преграду, вплоть до скоростей взаимодействия на уровне 1000 м/с [14, 15]. Это позволяет рассматривать процесс проникания ударника как движение абсолютно твердого недеформируемого тела в сопротивляющейся среде — бетоне [16, 17]. Сила сопротивления бетонной преграды, определяющая динамику проникания ударника, зависит от величины нормальных и касательных механических напряжений, действующих на поверхности контакта головной части ударника с преградой [18– 21]. Значения этих напряжений можно определить путем численного моделирования процесса проникания, основываясь на уравнениях механики сплошных сред [22–24]. В настоящей работе рассмотрено проникание в бетон макетов ударников, с которыми впоследствии было намечено провести модельные экспериментальные исследования. Цель работы — определить влияние величины притупления конической головной части макетов ударников на глубину проникания и на перегрузку, испытываемую макетами в процессе проникания [25], а также выяснить влияние на эти параметры проникания отделяемого поддона, предназначенного для разгона макетов ударников в стволе пороховой баллистической установки. Конструктивно поддон выполнен так, что обеспечиваются его жесткая связь с макетом ударника при их движении с положительным ускорением в стволе баллистической установки и возможность отделения поддона от макета в процессе совместного проникания в бетонную преграду. Постановка задачи и тестовые расчеты. Исследования динамики проникания макетов ударников в бетонную преграду проводились на основе численного моделирования в рамках двумерной осесимметричной задачи механики сплошных сред в предположении, что взаимодействие макета с бетонной преградой происходит по нормали к ее поверхности. При этом бетонная преграда предполагалась полубесконечной [26], а макеты — недеформируемыми. Для определения механических напряжений, возникающих в материале бетонной преграды в ответ на ее деформирование, принималась модель сжимаемой упругой среды с модулем объемного сжатия K = 15 ГПа и модулем сдвига G = 10 ГПа до момента разрушения бетона и сжимаемой упруго-пластической среды после разрушения [1]. Для описания динамической сжимаемости бетона, рассматриваемого как среда с пористостью, использовали линейную баротропную зависимость p K  00    m   1,   0 (1) где p — давление в бетоне; ρ — плотность бетона;  0 — параметр пористости бетона, определяемый через плотность бетона 0 в нормаль2 Инженерный журнал: наука и инновации # 11·2022
Стр.2
ных условиях (при нулевом давлении) как 00 0 ; Численный анализ проникания в бетонную преграду макетов ударников…   m  0m — плотность материала матрицы в нормальных условиях (в данном случае использовалось значение плотности кварца при нулевом давлении). До момента разрушения предполагалось, что пористость бетона 0 не изменяется. Плотность бетона в нормальных условиях принималась 0 = 2400 кг/м3, при данном значении 0 его пористость составляла 0 = 1,104. В качестве критерия разрушения бетона рассматривался критерий Баландина [27] sss s  rz  rz r где ,rs z 22 2 1 (), 3     s c s p c (2) sz , rz — радиальная, осевая и касательная компоненты девиатора напряжений; ,с s — пределы прочности бетона при одноосном сжатии и одноосном растяжении соответственно. После разрушения предполагалось, что бетон ведет себя как упруго-пластическое изотропно упрочняющееся тело с физикомеханическими свойствами гранулированной среды [28, 29]. Сопротивление сдвиговым деформациям такой среды во много раз меньше, чем в бетоне до разрушения, и она не может сопротивляться растягивающим напряжениям. Для разрушенного бетона используется условие пластичности Мизеса — Шлейхера [28] с зависимостью предела текучести Y от давления p в виде   0     () YY  YY pp p  max 0 где  0Y — сдвиговая прочность разрушенного бетона при нулевом среднем напряжении, являющаяся аналогом начального сцепления среды в условии Кулона — Мора [30];  — величина, выступающая в качестве аналога коэффициента внутреннего трения; дел сдвиговой прочности среды при p  . Расчеты проводились при следующих значениях параметров в соотношении (3):  0Y = 10 МПа;  maxY = 50 МПа;  = 0,7; модуль сдвига для разрушенного бетона Gs задавался равным 0,05 ГПа. Разрушенный бетон ведет себя, как гранулированная среда, которая выдерживает сжимающие и сдвиговые усилия, но не выдерживает растягивающих напряжений. Давление в разрушенном бетоне определяется с использованием той же линейной баротропной зависимости (1), что и для бетона до разрушения: Инженерный журнал: наука и инновации # 11·2022 3  maxY — пре 1 1 , (3)  0m = 2650 кг/м3, соответствующее
Стр.3

Облако ключевых слов *


* - вычисляется автоматически
.
.