Численное моделирование плоскопараллельного движения конических ударников в грунтовой среде на основе модели локального взаимодействия
DOI:
https://doi.org/10.7242/1999-6691/2014.7.3.22Ключевые слова:
удар, динамическое наклонное проникание, конический ударник, упругопластическая среда, модель локального взаимодействия, кулоновское трение, трехмерное моделированиеАннотация
Проводится анализ точности модели локального взаимодействия (МЛВ) при решении на ее основе задач удара и плоскопараллельного движения конических тел под углом к свободной поверхности полупространства, занимаемого грунтовой средой. Параметры квадратичной по скорости МЛВ определяются из решения задачи расширения сферической полости. При этом среда считается упругопластической, с линейными зависимостями «давление - объемная деформация» и «предел текучести - давление». С помощью компьютерного моделирования задачи в полной трехмерной постановке при действии сил поверхностного трения и с учетом установленных параметров модели находятся силовые и кинематические характеристики проникания конических ударников в грунт (силы сопротивления, скорости и траектории движения центров масс и углы поворота). Получено, что квадратичная по скорости МЛВ, удовлетворительно описывающая инерционное движение конического ударника по нормали к поверхности грунта, применима и для представления начальной стадии наклонного внедрения. Однако при входе ударников в грунт под углом получается несколько большая по сравнению с нормальным ударом погрешность в вычислении как силовых, так и кинематических характеристик, что обусловлено, по мнению авторов, исходными ошибками в задании нормального напряжения в используемых МЛВ и законе трения Кулона. Учет кулоновского трения приводит к увеличению максимального угла поворота ударника по сравнению с расчетами без сил трения, и МЛВ качественно описывает эту тенденцию.
Скачивания
Библиографические ссылки
Сагомонян А.Я. Проникание. - М.: Изд-во МГУ. 1974. 299 с.
2. Аптуков В.Н., Мурзакаев P.Т., Фонаpев А.В. Пpикладная теоpия пpоникания. - М.: Наука, 1992. - 105 с.
3. Григорян С.С. Приближенное решение задачи о проникании тела в грунт // МЖГ. - 1993. - № 4. - С. 18-24.
4. Высокоскоростное взаимодействие тел / Под ред. В.М. Фомина. - Новосибирск: Изд-во СО РАН, 1999. - 600 с.
5. Осипенко К.Ю., Симонов И.В. Модель пространственной динамики тела вращения при взаимодействии с малопрочной средой и несимметричной кавитации // МТТ. - 2002. - № 1. - С. 143-153.
6. Баженов В.Г., Брагов А.М., Котов В.Л., Кочетков А.В. Исследование удара и проникания тел вращения в мягкий грунт // ПММ. - 2003. - Т. 67, № 4. - С. 686-697.
7. Ben-Dor G., Dubinsky A., Elperin T. Localized interaction models with non-constant friction for rigid penetrating impactors // Int. J. Solids Struct. - 2007. - Vol. 44, no. 7-8. - P. 2593-2607.
8. Осипенко К.Ю. Проникание тела вращения в упругопластическую среду // МТТ. - 2009. - № 2. - С. 169-180. DOI
9. Баландин В.В., Брагов А.М., Крылов С.В., Цветкова Е.В. Экспериментально-теоретическое изучение процессов проникания сфероконических тел в песчаную преграду // Вычисл. мех. сплош. сред. - 2010. - Т. 3, № 2. - С. 15-23. DOI
10. Велданов В.А., Марков В.А., Пусев В.И., Ручко А.М., Сотский М.Ю., Федоров С.В. Расчет проникания недеформируемых ударников в малопрочные преграды с использованием данных пьезоакселерометрии // ЖТФ. - 2011. - Т. 81, № 7. - С. 94-104. DOI
11. Якунина Г.Е. Особенности высокоскоростного движения тел в плотных средах // ПММ. - 2012. - Т. 76, № 3. - С. 429-449.
12. Линник Е.Ю. Численное исследование волнового механизма формирования силы сопротивления внедрению тел вращения в грунтовые среды // Вестник ННГУ. - 2013. - № 1(1). - С. 164-169.
13. Бабаков В.А., Шабунин Е.В. Об одном методе расчета пневмопробойника в деформируемой среде // ФТПРПИ. - 1987. - № 1. - С. 105-110.
14. Roisman I.V., Yarin A.L., Rubin M.B. Oblique penetration of a rigid projectile into an elastic-plastic target // Int. J. Impact Eng. - 1997. - Vol. 19, no. 9-10. - P. 769-795. DOI
15. Баженов В.Г., Котов В.Л. Решение задач о наклонном проникании осесимметричных ударников в мягкие грунтовые среды на основе моделей локального взаимодействия // ПММ. - 2010. - Т. 74, № 3. - С. 391-402.
16. Шамолин М.В. Движение твердого тела в сопротивляющейся среде // Матем. моделирование. - 2011. - Т. 23, № 12. - С. 79-104.
17. Шамолин М.В. Задача о движении тела в сопротивляющейся среде с учетом зависимости момента силы сопротивления от угловой скорости // Матем. моделирование. - 2012. - Т. 24, № 10. - С. 109-132.
18. Осипенко К.Ю. Об устойчивости пространственного движения тела вращения в упругопластической среде // МТТ. - 2012. - № 2. - С. 68-77. DOI
19. Котов В.Л., Константинов А.Ю., Кибец Ю.И., Тарасова А.А., Власов В.П. Численное моделирование плоскопараллельного движения конических ударников в упругопластической среде // Проблемы прочности и пластичности. - 2013. - Т. 75, № 4. - С. 303-311.
20. Ben-Dor G., Dubinsky A., Elperin T. Ballistic impact: Recent advances in analytical modeling of plate penetration dynamics - A review // Appl. Mech. Rev. - 2005. - Vol. 58, no. 6. - P. 355-371. DOI
21. Ben-Dor G., Dubinsky A., Elperin T. Shape optimization of high-speed penetrators: a review // Central European Journal of Engineering. - 2012. - Vol. 2, no. 4. - P. 473-482. DOI
22. Крайко А.Н., Якунина Г.Е. К построению оптимальных тел в рамках моделей локального взаимодействия // ПММ. - 2008. - Т. 72, № 1. - С. 41-53. DOI
23. Котов В.Л. Исследование применимости автомодельного решения задачи о расширении сферической полости в сжимаемой среде для определения давления на поверхности контакта «ударник - грунт» // Проблемы прочности и пластичности. - 2008. - Т. 70. - С. 123-131.
24. Котов В.Л., Баландин В.В., Линник Е.Ю., Баландин В.В. О применимости модели локального взаимодействия для определения сил сопротивления внедрению сферы в нелинейно-сжимаемый грунт // Вычисл. мех. сплош. сред. - 2012. - Т. 5, № 4. - С. 435-442. DOI
25. Баженов В.Г., Котов В.Л., Линник Е.Ю. О моделях расчета форм осесимметричных тел минимального сопротивления при движении в грунтовых средах // ДАН. - 2013. - Т. 449, № 2. - С. 156-159. DOI
26. Котов В.Л., Баландин В.В., Брагов А.М., Линник Е.Ю., Баландин В.В. Применение модели локального взаимодействия для определения силы сопротивления внедрению ударников в песчаный грунт // ПМТФ. - 2013. - Т. 54, № 4. - С. 114-125. DOI
27. Линник Е.Ю. Определение параметров модели локального взаимодействия при внедрении конических ударников в песчаный грунт // Вестник ННГУ. - 2014. - № 1(1). - С. 186-191.
28. Лойцянский Л.Г., Лурье А.И. Курс теоретической механики. - М.: Наука, 1983. - Т. 2. - 640 с.
29. Колесников В.А. Об изменении траектории метеорита при входе в грунт // МТТ. - 1981. - № 4. - С. 99-104.
30. Forrestal M.J., Luk V.K. Dynamic spherical cavity-expansion in a compressible elastic-plastic solid // J. Appl. Mech. - 1988. - Vol. 55, no. 2. - P. 275-279. DOI
31. Котов В.Л., Линник Е.Ю., Макарова А.А., Тарасова А.А. Анализ приближенных решений задачи о расширении сферической полости в грунтовой среде // Проблемы прочности и пластичности. - 2011. - Т. 73. - С. 58-63.
32. Линник Е.Ю., Котов В.Л., Тарасова А.А., Гоник Е.Г. Решение задачи о расширении сферической полости в предположении несжимаемости за фронтом ударной волны // Проблемы прочности и пластичности. - 2012. - Т. 74. - С. 49-58.
33. Баженов В.Г., Баландин В.В., Григорян С.С., Котов В.Л. Анализ моделей расчета движения тел вращения минимального сопротивления в грунтовых средах // ПММ. - 2014. - Т. 78, № 1. - С. 98-115.
34. Kreig R.D. A Simple constitutive description for cellular concrete / Sandia National Laboratories, Albuquerque, NM, Rept. SC-DR-72-0883, 1972. http://prod.sandia.gov/techlib/access-control.cgi/1972/720883.pdf (дата обращения: 20.06.2014).
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2014 Вычислительная механика сплошных сред
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.
