Голубятников В.В.   Орлов М.Ю.   Орлов Ю.Н.  

Численное моделирование процесса ударного нагружения стальных градиентных преград

Докладчик: Орлов М.Ю.

Известно, что существующая номенклатура конструкционных материалов уже давно не отвечает растущим требованиям многих отраслей промышленности. При помощи передовых технологий порошковой металлургии стало возможно создавать материалы с градиентом исходной пористости, плотности и прочности. Последние являются объектами исследования настоящей работы. Ниже рассмотрены стальные образцы с градиентным изменением откольной прочности. В образцах присутствовала подложка с специальным рецептурным составом. В работе проведены численные исследования процесса соударения тонкой пластины и стальной преграды с градиентной подложкой до 300 м/с. Поведение материала описывается с позиций феноменологической макроскопической теории механики сплошных сред на основе фундаментальных законов сохранения. Среда является упруго-пластической, сжимаемой, пористой, учитывающая свойcтва прочности, ударно-волновые явления и совместное образование отрывных и сдвиговых разрушений. Определяющие соотношения задаются в форме Прандтля - Рейса при условии текучести Мизеса. Уравнение состояния выбрано в форме Уолша. В качестве численного метода использован модифицированный лагранжев метод, расчетного часть которого дополнена механизмами расщепления расчетных узлов и разрушения расчетных элементов. Разработан пользовательской многофункциональный программный комплекс для расчета современных динамических многоконтактных зададч механики деформируемого твердого тела. Под такими задачами подразумеваются задачи сквозного пробития и глубокого внедрения ударников сложной геометрии в структурно-неоднородные материалы и конструкции. Изучена эволюция разрушения однородных и градиентных преград, включая время образования первых очагов разрушения их распространение и локализация. Построены профили скорости свободной поверхности для каждого образца, вычислено значение гидростатического давления в контрольных точках и параметр поврежденности материала. В процессе счета фиксировалось отделение откольной тарелки от основного образца. Полученные данные позволили выявить диапазон начальных скоростей удара при котором наличие градиентной подложки повышало ударную стойкость образца.


К списку докладов