Введение к работе
Актуальность темы
Задача удара рассматривалась многими исследователями как теоретически, так и экспериментально, поскольку это необходимо для разработки образцов новой техники, работающей в сложных динамических условиях. Другим стимулирующим фактором изучения ударных явлений было и остается состязание между "ударником" и "защитой", которое не завершено по сей день и все время переходит на новые ступени своего развития. Ограниченость материальных и энергетических ресурсов выступает еще одним фактором, требующим найти замену экспериментальным исследованиям и натурным испытаниям. Таким образом, настоящая работа по изучению ударного взаимодействия деформируемых тел с помощью численных методов является актуальной.
Целью работы является разработка, реализация и верификация алгоритмов численного моделирования, а также проведение исследований конкретных нестационарных процессов деформирования и разрушения материалов взаимодействующих тел вплоть до разделения их на отдельные фрагменты.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
-
Разработать симметричный алгоритм расчета поверхности контакта при соударении деформируемых твердых тел;
-
Сформулировать и верифицировать векторный критерий откольно-го разрушения, позволяющий локализовать, в общем случае, криволинейные разрывы сплошности материала в области растягивающих напряжений;
-
Построить алгоритм явного выделения поверхностей, образующих берега разрыва сплошности материала при откольном или сдвиговом разрушениях;
-
Разработать численный метод расчета, позволяющий решать задачи с большими деформациями и разрушениями до "конца".
-
Провести численные эксперименты по моделированию конкретных явлений и установить закономерности процессов разрушения.
Научная новизна работы заключается в следующем: предложены и реализованы метод расчета поверхностей контакта деформируемых тел и алгоритм явного выделения макроскопических разрывов сплошности
материала, позволяющий получить численное решение задачи о разрушении тел "до конца", т.е. до разделения тела на отдельные фрагменты.
Пр ак тиче ск а я ценность работы видится в использовании предложенных подходов в работах других авторов и применении комплекса программ, включающего в себя разработанные к реализованные алгоритмы, в заинтересованных организациях для проведения численных экспериментов.
Достоверность результатов, полученных в работе, подтверждается корректностью математической постановки задачи, соответствием расчетных данных экспериментальным, а также данным численных расчетов других авторов.
На защиту выносятся следующие основные результаты:
-
Метод расчета поверхности контакта для нестационарных 2D и 3D задач механики деформируемых тел, в котором границы взаимодействующих тел учитываются симметричным образом.
-
Векторный критерий закритического откольного разрушения, позволяющий локализовать положение макроскопического, в общем случае, криволинейного разрыва сплошности материала.
-
Алгоритм явного выделения поверхностей, образующих берега макроскопического разрыва сплошности материала, не нарушающий однородности основного вычислительного процесса.
-
Результаты численного решения следующих задач:
о соударении медных пластин;
образование криволинейных и сложных макрополостей закритического откола в стальных пластинах, нагруженных абсолютно жесткими и деформируемыми ударниками;
пробитие однослойных и многослойных преград компактными и удлиненными ударниками;
- проникание длинных стержней в массивные преграды.
Апробация работы
Основные результаты работы докладывались и обсуждалидь на:
Всесоюзной конференции по численной реализации физико-механических задач прочности, Горький, 1983;
Всесоюзной конференции молодых ученых и специалистов по моделированию процессов гидрогазодинамики и энергетики, Новосибирск, II-13 апреля 1984;
3-ей Всесоюзной школе-семинаре по физике взрыва и применению
взрыва в эксперименте, Красноярск, 1984; - Всесоюзных конференциях по численным методам решения задач теории упругости и пластичности: 7-ой, Миасс, 1-3 июля 1981, 8-ой, Ужгород, 24-26 мая 1983, 9-ой, Саратов, 26-30 июня 1985, 10-ой, Красноярск, 23-27 февраля 1987, 13-ой, Новосибирск, 22-24 июня 1993.
Публикации. По теме диссертации опубликовано II работ.
Структура и объем работы, диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и списка литературы (177 наименований на 19 стр.).