Научная статья на тему 'Численное исследование процессов деформирования и разрушения материалов в металлических образцах'

Численное исследование процессов деформирования и разрушения материалов в металлических образцах Текст научной статьи по специальности «Физика»

CC BY
39
11
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Область наук

Аннотация научной статьи по физике, автор научной работы — Козлова М.А., Кривошеина М.Н., Туч Е.В.

Рассмотрено влияние анизотропии упругих и прочностных характеристик материала преграды на результаты численного моделирования ударного нагружения стальным деформируемым ударником. Результаты расчетов получены методом конечных элементов в трехмерной постановке.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по физике , автор научной работы — Козлова М.А., Кривошеина М.Н., Туч Е.В.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

NUMERICAL INVESTIGATION OF STRAIN AND DESTRUCTION PROCESS FOR METAL SAMPLES

In this paper we examine the effect of anisotropy of elastic and strength characteristics of the material obstacles to the results of numerical simulations of shock loading of deformable steel projectile. The results of calculations obtained by finite element method in three-dimensional formulation.

Текст научной работы на тему «Численное исследование процессов деформирования и разрушения материалов в металлических образцах»

Решетневскце чтения

УДК 539.3

М. А. Козлова, М. Н. Кривошеина Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук, Россия, Томск

Е. В. Туч

Томский государственный университет, Россия, Томск

ЧИСЛЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ДЕФОРМИРОВАНИЯ И РАЗРУШЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ В МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ОБРАЗЦАХ

Рассмотрено влияние анизотропии упругих и прочностных характеристик материала преграды на результаты численного моделирования ударного нагружения стальным деформируемым ударником. Результаты расчетов получены методом конечных элементов в трехмерной постановке.

Известно, что динамические воздействия на материалы и конструкции приводят к целому ряду взаимосвязанных явлений, таких как высокоскоростная деформация, растрескивание или полное разрушение [1]. Анализ деформационного поведения материалов конструкций усложняется тем, что материалы преград имеют анизотропию механических свойств. Получение экспериментальной информации о таких сложных процессах связано с большими трудностями: быстродействие процессов, большие деформации материала, сложные волновые взаимодействия и т. д. Кроме того, натурные эксперименты чрезвычайно дороги и трудоемки. Поэтому задача численного исследования процессов деформирования и разрушения материалов, обладающих анизотропией механических свойств, при динамических нагрузках является актуальной на сегодняшний день.

В работе представлен анализ результатов численного эксперимента по взаимодействию цилиндрического ударника с металлической преградой. Математическая модель процессов упругопластического деформирования и разрушения начально анизотропных материалов с различной ориентацией механических свойств реализована численно в трехмерной постановке. Система уравнений, описывающая нестационарные адиабатные движения сжимаемой анизотропной среды, включает в себя уравнение неразрывности, уравнения движения сплошной среды, уравнение энергии [2]. Упругое поведение анизотропного материала описывается с помощью обобщенного закона Гука. Пластическая деформация для алюминиевого

сплава Д16Т определяется с помощью ассоциированного закона течения. Введены следующие допущения: полная деформация представлена в виде суммы упругой и пластической деформаций; переход в пластическое течение материала не зависит от уровня гидростатического давления (такое предположение возможно для материалов, имеющих невысокую степень анизотропии упругих и пластических свойств); упругие свойства материала не изменяются при пластическом деформировании. Критерием разрушения был выбран критерий Мизеса-Хилла. Упругопластическое течение материала ударника описывается моделью Прандт ля-Рейса.

В расчетах нагружение моделировалось со скоростью 300 м/с и 600 м/с, при определении гидростатического напряжения использовалась модель баро-тропной среды.

Представленный анализ результатов на примере динамического нагружения преграды из металла демонстрирует возможности используемой математической модели, численно реализованной в трехмерной постановке.

Библиографические ссылки

1. Канель Г. И., Щербань В. В. Пластическая деформация и откольное разрушение железа «Армко» в ударной волне // Физика горения и взрыва. 1980. Т. 16. № 4. С. 93-103.

2. Седов Л. И. Механика сплошных сред. М. : Наука, 1976. Т. 2.

М. A. Коzlova, М. N. ^ivosheina Institute of Strength Physics and Materials Science, Russian Academy of Sciences, Siberian Branch, Russia, Tomsk

E. V. Tuch Tomsk State University, Russia, Tomsk

NUMERICAL INVESTIGATION OF STRAIN AND DESTRUCTION PROCESS

FOR METAL SAMPLES

In this paper we examine the effect of anisotropy of elastic and strength characteristics of the material obstacles to the results of numerical simulations of shock loading of deformable steel projectile. The results of calculations obtained by finite element method in three-dimensional formulation.

© Козлова М. А., Кривошеина М. Н., Туч Е. В., 2011

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.