Numerical simulation of deformation and fracture of metals under plane shock wave loading
DOI:
https://doi.org/10.7242/1999-6691/2012.5.3.35Keywords:
shock wave, defect, free surface velocityAbstract
The mathematical model capable of describing the behavior of materials subjected to shock loading has been developed earlier in the framework of the statistical theory of medium with defects. In the present work, this model is modified and a criterion for determining the conditions of spall fracture is proposed. The base theory treats deformation and fracture as the evolution of defect structures, which allows us to choose the necessary criterion. Numerical algorithms yield free surface velocity profiles. The analysis of these algorithms shows the effect of loading parameters on the strength characteristics of the material.
Downloads
References
Glusak B.L., Kuropatenko V.F., Novikov S.A. Issledovanie procnosti materialov pri dinamiceskih nagruzkah. - Novosibirsk: Nauka, 1992. - 294 s.
Kanel’ G.I., Razorenov S.V., Utkin A.V., Fortov V.E. Udarno-volnovye avlenia v kondensirovannyh sredah. - M.: Anus-K, 1996. - 408 s.
Krivcov A.M. Opisanie plasticeskih effektov pri molekularno-dinamiceskom modelirovanii otkol’nogo razrusenia // FTT. - 2004. - T. 46, Vyp. 6. - S. 1025-1030.
Indejcev D.A., Krivcov A.M., Tkacev P.V. Issledovanie metodom dinamiki castic vzaimosvazi mezdu otkol’noj procnost’u i skorost’u deformirovania tverdyh tel // DAN. - 2006. - T. 407, No 3. - S. 341-343.
Najmark O.B. Kollektivnye svojstva ansamblej defektov i nekotorye nelinejnye problemy plasticnosti i razrusenia //Fiz. mezomeh. - 2003. - T. 6, No 4. - S.45-72.
Baandin U.V., Najmark O.B. Eksperimental’noe i teoreticeskoe issledovanie avtomodel’noj struktury plasticeskogo fronta udarnyh voln v kondensirovannyh sredah // Fiz. mezomeh. - 2004. - T. 7: Spec. vypusk, C. 1. - S. 305-308.
Baandin U.V., Najmark O.B., Uvarov S.V. Cislennoe modelirovanie otkola, inducirovannogo mezodefektami pri udarno-volnovom nagruzenii metallov // Vycisl. meh. splos. sred. - 2010. - T. 3, No 1. - S. 13-23. DOI
Bayandin Yu.V., Naimark O.B., Uvarov S.V. Numerical simulation of spall failure in metals under shock compression // AIP Conf. Proc. of the American Physical Society Topical Group on Shock Compression of Condensed Matter, Nashville, TN, 28 June - 3 July 2009. - V. 1195. - P. 1093-1096. DOI
Baandin U.V., Kostina A.A., Najmark O.B., Panteleev I.A. Modelirovanie deformacionnogo povedenia vanadia pri kvazistaticeskom nagruzenii // Vycisl. meh. splos. sred. - 2012. - T. 5, No 1. - S. 33-39. DOI
Najmark O.B., Baandin U.V., Leont’ev V.A., Panteleev I.A., Plehov O.A. Ctrukturno-skejlingovye perehody i nekotorye termodinamiceskie i kineticeskie effekty v materialah v ob"emnom submikro- (nano-) kristalliceskom sostoanii // Fiz. mezomeh. - 2009. - T. 12, No 4. - S. 47-60.
Najmark O.B., Baandin U.V., Leont’ev V.A., Permakov S.L. O termodinamike strukturno-skejlingovyh perehodov pri plasticeskoj deformacii tverdyh tel // Fiz. mezomeh. - 2005. - T. 8, No 5. - S. 23-29.
Gubskij K.L., Kuznecov A.A., Kuznecov A.P. Primenenie lazernogo doplerovskogo izmeritela skorosti v eksperimentah po udarno-volnovomu nagruzeniu vesestva: sb. nauc. tr. / Naucnaa sessia NIAU MIFI - 2010, 25-31 anvara 2010. - M.: MIFI, 2010. - T. 4. - S. 196-199.
Baandin U.V., Leont’ev V.A., Mihajlov E.V., Najmark D.O., Savinyh A.S., Skakun S.N. Eksperimental’noe issledovanie volnovyh frontov i strukturnogo skejlinga v medi posle udarno-volnovogo nagruzenia // Fiz. mezomeh. - 2004. - T. 7, No 2. - S. 59-63.
Zel’dovic A.B., Rajzer U.P. Fizika udarnyh voln i vysokotemperaturnyh gidrodinamiceskih avlenij. - M.: Fizmatlit, 2008. - 656 s.
Guhman A.A. Ob osnovaniah termodinamiki. - M.: Energoatomizdat, 1986. - 384 s.
Rumer U.B., Ryvkin M.S. Termodinamika, statisticeskaa fizika i kinetika. - Novosibirsk: Izd-vo NGU, Sib. univ. izd-vo, 2001. - 608 s.
Samarskij A.A., Gulin A.V. Cislennye metody. - M.: Nauka, 1989. - 432 s.
Met’uz D.G., Fink K.D. Cislennye metody. Ispol’zovanie MATLAB. - M.: Vil’ams, 2001. - 702 s.
Baandin U.V., Najmark O.B., Uvarov S.V. Strukturno-skejlingovye perehody pri dinamiceskih i udarno- volnovyh nagruzkah v tverdyh telah // Fizika ekstremal’nyh sostoanij vesestva-2008. - Cernogolovka, 2008. - S. 122-124.
Lennon A. PhD thesis of the Johns Hopkins University, 1998. - 319 p.
Tonks D.L. The DataShoP: a database of weak-shock constitutive data. - Los Alamos, New Mexico, 1991. - 135 p.
Volkov I.A., Korotkih U.G., Tarasov I.S. Cislennoe modelirovanie nakoplenia povrezdenij pri sloznom plasticeskom deformirovanii // Vycisl. meh. splos. sred. - 2009. - T. 2, No 1. - S. 5-18. DOI
Bratov V.A. Cislennye modeli dinamiki razrusenia // Vycisl. meh. splos. sred. - 2009. - T. 2, No 3. - S. 5-16. DOI
Burago N.G. Modelirovanie razrusenia uprugoplasticeskih tel // Vycisl. meh. splos. sred. - 2008. - T. 1, No 4. - S. 5-20. DOI
Kuz’kin V.A., Mihaluk D.S. Primenenie cislennogo modelirovania dla identifikacii parametrov modeli Dzonsona-Kuka pri vysokoskorostnom deformirovanii aluminia // Vycisl. meh. splos. sred. - 2010. - T. 3, No 1. - S. 32-43. DOI
Panteleev I.A., Plehov O.A., Najmark O.B. Nekotorye avtomodel’nye zakonomernosti razvitia povrezdennosti pri kvazihrupkom razrusenii tverdyh tel // Vycisl. meh. splos. sred. - 2011. - T. 4, No 1. - S. 90-100. DOI
Baandin U.V., Najmark O.B., Asay J.R. Cislennoe modelirovanie i analiz avtomodel’noj struktury udarnyh voln v aluminii // Fizika ekstremal’nyh sostoanij vesestva-2006. - Cernogolovka, 2006. - S. 92-94
Kanel’ G.I., Razorenov S.V., Utkin A.V., Fortov V.E. Eksperimental’nye profili udarnyh voln v kondensirovannyh vesestvah. - M.: Fizmatlit, 2008. - 248 s.
Downloads
Published
Issue
Section
License
Copyright (c) 2012 Computational Continuum Mechanics
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.