Введение к работе
,t:J
ТДОУ! I
?ртаций I
Актуальность работы. С ростом скоростей взаимодействия предъявляются повышенные требования к динамической прочности тонкостенных конструкций. В современных конструкциях самого различного типа и назначения широкое распространение находят оболочки. Объясняется это тем, что образованные из тонких оболочек конструкции сочетают в себе легкость с высокой прочностью. Поэтому изучение процесса проникания тонкостенных оболочек в грунт представляет значительный практический интерес и является основой данной работы. В последнее время значительное внимание уделяется теоретическому изучению ударного взаимодействия конструкций с деформируемыми преградами и сжимаемыми средами. Существенной особенностью таких задач является быстрое изменение параметров взаимодействия во времени, значительные деформации взаимодействующих тел и сред, наличие волновых фронтов и контактных границ, перемещающихся во времени. Поэтому изучение ударного взаимодействия представляет собой одну из наиболее сложных задач механини. Для ее изучения с одной стороны требуются сведения о свойствах материалов при интенсивном динамическом воздействии, а с другой - модельное построение для адекватной математической формулировки задачи. Поэтому значительный интерес представляют работы, посвященные построению математических моделей ударного взаимодействия с учетом сопутствующих явлений и разработка численных методов и программных средств для анализа поведения тел и конструкций при ударе. Математическая сложность рассматриваемых задач приводит к тому, что решение задачи с помощью одного численного метода не представляется возможным. Поэтому необходимы комплексы численных методов, основанные на едином подходе.
В настоящее время задача взаимодействия твердых деформируе?лых
- 4 -тел и преград исследована недостаточно. При малых скоростях взаимодействия, когда скорость расширения области контакта значительно меньше скорости распространения звука в среде используются различные гипотезы и идеализации. При этом воздействие грунта на конструкцию заменяется давлением, которое определяется в каждой точке на поверхности контакта с помощью одноосной модели грунта С основание Винк лера, модели Пастернака, Власова, Любина-Ловицкого ) . Реакция грунта на ударное воздействие однозначно определяется геометрией и кинематическими параметрами проникающей оболочки.
В работах В.В. Соколовского, А.И. Симонова, Д.В. Тарлаковского, С.Н. Попова, Фройнда процесс взаимодействия имеет ярко выраженный волновой характер и исследуется аналитическими методами без учета формоизменений контактной и свободной поверхностей, когда проблема может быть сведена к задаче динамической теории упругости с переменной границей контакта.
Поэтому представляет интерес рассмотреть задачу в точной постановке, учитывающую как геометрическую, так и физическую нелинейность которые исследуются в зоне удара при сильно развитых деформациях, обусловленных свойствами тел при высокоскоростном деформировании. В работах по механике грунтов можно найти большое число моделей для исследования нестационарного деформирования грунта. Разнообразие математических моделей, соответствующее изменчивости реальных типов грунтов, существенно усложняет решение задачи об ударе и проникании. Поэтому численное исследование вопросов соударения, в особенности процессов, происходящих на контактной границе, представляется важно! и актуальной задачей. Здесь следует выделить исследования упруго-пластического взаимодействия ударников и преград, проведенные И.Б. Петровым, А.С. Холодовым, В.И. Кондауровым, В.Н. Кукуджановым, Г.П. Меньшиковым, О.А. Одинцовым, Л.А. Чудовым, В.В. Астаниным, К.Б. Ива-
щенко и др.
Целью работы является исследование проблемы ударного взаимодействия твердых тел и оболочек вращения с упругопластической преградой и идеальной сжимаемой жидкостью. Разработка численного подхода, содержащего точную постановку задачи, которая дает возможность исследовать процесс для различных физико-механических параметров сжимаемых сред в широком диапазоне скоростей проникания. Анализ вопросов сходимости и точности алгоритма..
Научная новизна работы. В рамках теории нестационарного взаимодействия деформируемых конструкций со сплошными средами решен новый широкий класс задач, связанный с прониканием в идеальные сжимаемые среды и деформируемые преграды твердых тел и деформируемых оболо-чечных конструкций. Разработан численный конечно-разностный алгоритм и программа расчета напряженно-деформированного состояния упругой оболочки, взаимодействующей в" процессе удара с пластически сжимаемой преградой. Развита методика расчета задач гидроупругого взаимодействия.
Практическое значение. Полученные результаты могут быть использованы при исследовании посадки летательного аппарата на сушу и воду, в строительстве сооружений: забивка свай, уплотнение грунта, в изучении быстропротекавдих технологических процессов.
Проведенные исследования дают возможность в дальнейшем в предлагаемой постановке исследовать динамику тонких оболочек и дефор-мирование преград в случае произвольного несимметричного проникания.
Апробация работы. Результаты, представленные в диссертации докладывались на П Всесоюзной конференции по "Механике неоднородных структур" (г. Львов, 1987 г.) , на Республиканском семинаре "Прочность и формоизменение элементов конструкций под воздействием дина-
мических физико-механических полей"С г. 1988,1990 гг. ) , на семинарах кафедры "Сопротивления материалов" в МАИ. По теме диссертации опубликовано 5 работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и выводов, содержит 68 рисунков, библиографию из 81 наименования. Объем работы 128 страниц.