Герасимов А.В. Пашков С.В. Христенко Ю.Ф.
Высокоскоростное взаимодействие естественных и техногенных частиц с элементами космических аппаратов из хрупких и пластичных материалов
Докладчик: Герасимов А.В.
Проведено теоретико-экспериментальное исследование высокоскоростного взаимодействия естественных и техногенных частиц с преградами конечной толщины из стекла и асботекстолита. Данные материалы широко используются в качестве элементов конструкции космических аппаратов: иллюминаторов, стекол оптических приборов, теплозащитных экранов и т.д. В работе рассматривается соударение образцов из стекла и асботекстолита с алюминиевыми частицами, моделирующими космический мусор и с частицами льда и гранита, моделирующими естественные частицы космических тел.
Трехмерное моделирование взаимодействия преград с высокоскоростными ударниками базируется на уравнениях, описывающих пространственное адиабатное движение прочной сжимаемой среды, которые являются дифференциальными следствиями фундаментальных законов сохранения массы, импульса и энергии. Для расчета используется методика, реализованная на тетраэдрических ячейках и базирующаяся на совместном использовании метода Уилкинса для расчета внутренних точек тела и метода Джонсона для расчета контактных взаимодействий. Разбиение трехмерной области на тетраэдры происходит последовательно с помощью подпрограмм автоматического построения сетки. Процесс разрушения стекла, льда, гранита рассматривался, как процесс разрушения хрупкого материала, без участка пластического деформирования, характерного для деформирования металлов. Для расчета поведения упругопластических материалов, таких как алюминий, сталь используется модель Джонсона-Кука, при расчетах хрупких материалов использовалась модель Джонсона-Холмквиста. При решении задач в трехмерной постановке учитывается естественная неоднородность структуры реальных материалов, влияющая на распределение физико-механических характеристик по объему элементов конструкций и являющаяся одним из факторов, определяющих характер разрушения последних. Учет данного фактора в уравнениях механики деформируемого твердого тела возможен при применении вероятностных законов распределения физико-механических характеристик по объему рассматриваемой конструкции. Естественная фрагментация ударников и преграды рассчитывается с помощью введения вероятностного механизма распределения начальных дефектов структуры материала
Для исследования процессов высокоскоростного взаимодействия использовались имеющиеся в НИИ ПММ метательные установки.
Работа выполнена при частичной поддержке грантов РФФИ №16-08-00037 а, №15-08-06689 а и № 15-08-02265 а.
К списку докладов