Расчет высокоскоростного взаимодействия стального цилиндра с преградой при ударе по нормали

В.А. Глазырин, В.А. Горельский, А.А. Рогова (Томск)

Взаимодействие импульсных нагрузок на пластины сопровождается в ряде случаев характерным разрушением их лицевой поверхности (так называемый лицевой откол), однако строгий анализ этого явления отсутствует [1]. Эксперимент иллюстрирует характер лицевого разрушения пластин при динамическом контакте с компактными частицами. Разрез области разрушения в пластине толщиной 15 мм, образованного компактным телом, скорость которого составляла 0.6 скорости звука вещества пластины, свидетельствует о том, что трещины вблизи лицевой поверхности ориентированы сверху вниз от оси удара, а в нижней части пластины - снизу вверх. Это свидетельствует о зарождении откольных поверхностей еще до значительной деформации материала. В дальнейшем деформация пластины, вызываемая внедряющим телом, содействует полному отрыву откольного кольца от лицевой поверхности. Однако из анализов результатов экспериментов не удается проследить последовательность, время действия и вклад различных механизмов разрушения в наблюдаемую итоговую структуру повреждения пластины [2].

С целью выявления механизмов образования разрушений вблизи лицевой поверхности было проведено численное исследование процессов нестационарного взаимодействия твердых тел в широком диапазоне начальных условий. Исследуется осесимметричная задача о взаимодействии деформируемого цилиндра с пластиной. Моделирование разрушений осуществлялось с помощью кинетической модели разрушения активного типа. Представлены расчетные хронограммы, иллюстрирующие характер распределения изолиний удельного объема трещин в пластине толщиной 2 мм при взаимодействии с ней компактного цилиндра, высота и диаметр которого равны 1.6 мм. Графики представляют картину разрушения в пластине после встречи со скоростью 1000 м/с. К этому моменту помимо лицевого разрушения формируются очаги разрушения вблизи тыльных поверхностей цилиндра и пластины. Расчеты показывают, что разрушение вблизи лицевой поверхности в данном случае обусловлено возникновением растягивающих напряжений, вызванных взаимодействием волн разгрузки от лицевой поверхности пластины и боковой поверхности цилиндра.

 

1. Хореев И.Е., Горельский В.А. Численное моделирование откольных разрушений при осесимметричном взаимодействии твердых тел // Детонация: Материалы II Всесоюз. совещ. по детонации.- Черноголовка, 1981. - С.149 - 153.

2. Горельский В.А., Радченко А.В., Толкачев В.Ф. и др. Кинетические механизмы перфорации пластин // Проблемы прочности. – 1987. – С. 77 – 80.