CC BY
30Перспективные материалы и технологии в аэрокосмической отрасли
УДК 539.42
П. А. Радченко
Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук, Россия, Томск
А. В. Радченко
Томский государственный архитектурно-строительный университет, Россия, Томск
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПОВЕДЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ ПРИ ДИНАМИЧЕСКИХ НАГРУЗКАХ
Рассматривается задача нормального взаимодействия стального изотропного компактного цилиндрического ударника с ортотропной пластиной в диапазоне скоростей удара от 50 до 400 м/с. Исследовано разрушение преград, проведен сравнительный анализ эффективности их защитных свойств в зависимости от ориентации упругих и прочностных свойств анизотропного материала. Задача решается численно, методом конечных элементов в трехмерной постановке.
Реакции изотропного и анизотропного материалов на внешнюю нагрузку имеют существенные количественные и качественные различия. Причем, если при статических нагрузках различия обусловлены тем, что в анизотропном материале от направления зависят такие характеристики материала, как модули упругости и прочностные параметры, то при динамических нагрузках дополнительным фактором, влияющим на напряженно-деформированное состояние анизотропного материала, будет являться зависимость от направления скорости распространения волн напряжений.
Несмотря на то, что новейшие материалы с заданной направленностью свойств имеют широкое применение в качестве конструкционных, количество работ, посвященных исследованию их свойств при динамических нагрузках, крайне незначительно. Анализ поведения таких материалов проводится, как правило, с использованием инженерных методик и позволяет получить приблизительные оценки интегральных параметров для условий, допускающих понижение раз-
мерности задачи с трех (поведение анизотропных материалов, как правило, трехмерное) до двух. Подобные случаи ограничиваются осесимметричным воздействием на транстропный материал. Но такие ключевые факторы, как динамика разрушения, сравнительный анализ поведения материалов с различной симметрией свойств, эволюция волновых процессов, влияние ориентации свойств, которые могут стать определяющими при динамических процессах, остаются за рамками подобных методик.
В работе рассматриваются особенности деформирования и разрушения хрупких анизотропных материалов при ударном нагружении стальными ударниками. Исследуется влияние поворота как упругих, так и прочностных свойств органопластика на пробитие преград в диапазоне скоростей 50-400 м/с. Учитывается различная прочность материала на растяжение и сжатие. Исследование поведения материала при низкоскоростном взаимодействии позволяет проследить закономерности зарождения и развитие разрушения в анизотропном материале.
Р. A. Radchenko
Institute of Strength Physics and Materials Science, Russian Academy of Sciences, Siberian Branch, Russia, Tomsk
A. V. Radchenko
Tomsk State University of Architecture and Building, Russia, Tomsk
MODELING OF BEHAVIOUR OF COMPOSITE MATERIALS AT DYNAMIC LOADINGS
The problem of normal interaction of the steel isotropic compact cylindrical projectile with orthotropic plate with a range of impact velocities from 50 m/s to 400 m/s is considered. Destruction of targets is investigated, the comparative analysis of efficiency of their protective properties depending on orientation elastic and strength properties of an anisotropic material is carried out. The problem solves numerically, by method of finite elements in three-dimensional statement.
© PagHemo n. A., PagHemo A. B., 2011
