Численное моделирование влияния прогиба менисковых облицовок с профилем постоянной кривизны и толщины на процесс формирования высокоскоростных элементов

Аннотация

Рассмотрена схема лабораторного снарядоформирующего заряда, моделируемая в расчетных пакетах динамического анализа. Сгруппированы конфигурации облицовок в табличной форме с указанием прогибов, начальной толщины и радиуса. Приведены принимаемая в программном комплексе основная система уравнений, описывающая течение материалов в процессе формообразования, и расчетные параметры, определяющие характеристики материалов и дискретность расчетной области. Рассмотрены процессы взрывного формирования высокоскоростных элементов из стальных облицовок снарядоформирующих зарядов, выполненных в широком диапазоне изменений радиуса кривизны, толщины и прогиба. Приведены результаты численного расчета в различные моменты времени процесса взрывного формирования высокоскоростного элемента. Результаты сгруппированы по характеру формообразования и толщине анализируемых облицовок. Установлены основные закономерности влияния конструктивных параметров облицовок на параметры сформированных высокоскоростных элементов. Определены области формирования высокоскоростных элементов, подверженных разрушению в осевом направлении, а также области, определяющие конфигурации целостных компактных и удлиненных элементов. Выполнено сравнение данных, полученных в результате численных расчетов и натурных экспериментов с высокоскоростными элементами. Выявлено, что различия в геометрических параметрах высокоскоростных элементов составляют не более 6,5 %, а разность осевых скоростей не выходит за пределы 7,5 %. Работа предназначена для специалистов в области быстропротекающих процессов

Просьба ссылаться на эту статью следующим образом:

Бабурин М.А., Баскаков В.Д., Елисеев С.В. и др. Численное моделирование влияния прогиба менисковых облицовок с профилем постоянной кривизны и толщины на процесс формирования высокоскоростных элементов. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение, 2024, № 2 (149), c. 158--173. EDN: TQMPER

Литература

[1] Xing B., Guo R., Hou Y., et al. The mass distribution of behind-armor debris generated during the normal penetration of variable cross-section explosive formed projectile on rolled homogeneous armor steel. Int. J. Impact Eng., 2019, vol. 129, pp. 12--25. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijimpeng.2019.02.008

[2] Wen K., Chen X.-W., Lu Y.-G. Research and development on hypervelocity impact protection using Whipple shield: an overview. Def. Technol., 2020, vol. 17, no. 6, pp. 1864--1886. DOI: https://doi.org/10.1016/j.dt.2020.11.005

[3] Wang X., Jiang J., Sun S., et al. Investigation on the spatial distribution characteristics of behind-armor debris formed by the perforation of EFP through steel target. Def. Technol., 2020, vol. 16, no. 1, pp. 119--135. DOI: https://doi.org/10.1016/j.dt.2019.05.016

[4] He Q.-G., Chen J.-F., Chen X. Velocity-space analysis method for hazardous fragments in debris clouds. Int. J. Impact Eng., 2022, vol. 161, art. 104087. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijimpeng.2021.104087

[5] Huang X., Li W., Li W., et al. Energy spatial distribution of behind-armor debris generated by penetration of explosively formed projectiles with different length--diameter ratio. Appl. Sc., 2023, vol. 13, no. 4, art. 2665. DOI: https://doi.org/10.3390/app1304266

[6] Li D., Jiang J., Men J., et al. Numerical simulation of the fracture characteristics of copper EFP with different constitutive models. J. Phys.: Conf. Ser., 2021, vol. 1813, art. 012012. DOI: http://dx.doi.org/10.1088/1742-6596/1813/1/012012

[7] Spear D.G., Palazotto A.N., Kemnitz R.A. Modeling and simulation techniques used in high strain rate projectile impact. Mathematics, 2021, vol. 9, no. 3, art. 274. DOI: https://doi.org/10.3390/math9030274

[8] Баскаков В.Д., Тарасов В.А., Колпаков В.И. и др. Методика оценки влияния погрешностей конструкции снарядоформирующих зарядов на кучность попадания в цель и пробивное действие удлиненных поражающих элементов. Оборонная техника, 2010, № 1-2, с. 90--97.

[9] Асмоловский Н.А., Баскаков В.Д., Зарубина О.В. Анализ влияния технологических погрешностей менисковых облицовок на динамику взрывного формирования высокоскоростных стержневых элементов. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение, 2015, № 5 (104), с. 72--86. DOI: http://dx.doi.org/10.18698/0236-3941-2015-5-72-86

[10] Xing B.Y., Hou Y.H., Li T.H., et al. Analysis of kinetic energy of behind-armor debris generated during the normal penetration of EFP into armor steel. Acta Armamentarii, 2019, vol. 40, no. 10, pp. 2014--2021. DOI: https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1093.2019.10.006

[11] Fedorov S.V., Ladov S.V., Nikol’skaya Y.M., et al. Formation of a high-velocity particle flow from shaped charges with a liner consisting of a hemisphere and a degressive-thickness cylinder. Combust. Explos. Shock Waves, 2017, vol. 53, no. 4, pp. 479--482. DOI: https://doi.org/10.1134/S0010508217040128

[12] Орленко Л.П., ред. Физика взрыва. Т. 1. М., ФИЗМАТЛИТ, 2004.

[13] Колпаков В.И. Анализ конструктивных особенностей зарядов с низкими сегментными кумулятивными облицовками из танталовых сплавов. Тр. Междунар. конф. "XII Харитоновские тематические научные чтения. Экстремальные состояния вещества. Детонация. Ударные волны". Саров, РФЯЦ --- ВНИИЭФ, 2015, с. 288--290.

[14] Wang F., Wenyu N., Wang Z. Study on the forming performance of central perforated EFP warhead. 31st Int. Symposium on Ballistics, 2019. DOI: https://doi.org/10.12783/ballistics2019/33201

[15] Liu J.F., Long Y., Ji C., et al. Numerical and experimental study on the formation and dispersion patterns of multiple explosively formed penetrators. Lat. Am. J. Solids Struct., 2017, vol. 14, no. 4, pp. 685--699. DOI: https://doi.org/10.1590/1679-78253385

[16] Бабурин М.А., Елисеев С.В., Карнаухов К.А. и др. Обоснование целесообразной формы кормовой части удлиненных элементов. Известия РАРАН, 2020, № 1, с. 94--99. EDN: KDHMRK

[17] Cengel Y.A., Cimbala J.M. Fluid mechanics. Fundamentals and applications. New York, McGraw-Hill, 2013.

[18] Baburin M.A., Baskakov V.D., Eliseev S.V., et al. Influence of geometric features of the peripheral part of the thin-walled spherical segment on the explosive throwing process. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение, 2020, № 2 (131), с. 76--87. DOI: http://dx.doi.org/10.18698/0236-3941-2020-2-76-87

[19] Круглов П.В., Колпаков В.И. Закономерности взрывного формирования удлиненных высокоскоростных элементов из стальных сегментных облицовок. Инженерный журнал: наука и инновации, 2017, № 12. DOI: http://dx.doi.org/10.18698/2308-6033-2017-12-1714

[20] Асмоловский Н.А., Баскаков В.Д., Боярская Р.В. и др. Математическое моделирование процесса взрывного нагружения менисковой облицовки. Математическое моделирование и численные методы, 2016, № 9, с. 52--67. EDN: WEAZAD

[21] Huang X., Li W., Li W., et al. Energy spatial distribution of behind-armor debris generated by penetration of explosively formed projectiles with different length--diameter ratio. Appl. Sc., 2023, vol. 13, no. 4, art. 2665. DOI: https://doi.org/10.3390/app13042665

[22] Gustafsson A. Shaped charge design. Karlstad, Karlstad University, 2021.