Главная » 2014 » Август » 11 » Скачать Моделирование процессов удара и проникания деформируемых тел вращения в мягкие грунтовые среды. Цветкова, Елена Валерьевна бесплатно
5:26 AM
Скачать Моделирование процессов удара и проникания деформируемых тел вращения в мягкие грунтовые среды. Цветкова, Елена Валерьевна бесплатно
Моделирование процессов удара и проникания деформируемых тел вращения в мягкие грунтовые среды
Диссертация
Автор: Цветкова, Елена Валерьевна
Название: Моделирование процессов удара и проникания деформируемых тел вращения в мягкие грунтовые среды
Справка: Цветкова, Елена Валерьевна. Моделирование процессов удара и проникания деформируемых тел вращения в мягкие грунтовые среды : диссертация кандидата физико-математических наук : 01.02.06 Нижний Новгород, 2004 140 c. : 61 04-1/1037
Объем: 140 стр.
Информация: Нижний Новгород, 2004
Содержание:
Введение
Глава 1 Экспериментальные методы исследования процессов взаимодействия твердых тел с преградами
11 Методы разгона
12 Методы измерения скорости полета ударников
13 Методы регистрации параметров взаимодействия ударников с преградами
131 Прямые методы регистрации процессов взаимодействия ударников с преградами
132 Методы измерения параметров взаимодействия в обращенных экспериментах
14 Некоторые экспериментальные и теоретические результаты исследований проникания ударников в грунтовые среды
15 Выводы по главе 1
Глава 2 Экспериментально-измерительный комплекс для исследования процессов взаимодействия ударников с различными преградами
21Методика высокоскоростной фоторегистрации процессов взаимодействия в прямых экспериментах
211Газовая пушка-
212 Методика регистрации процесса ударного взаимодействия с использованием высокоскоростной кинорегистрации
213 Обработка кинограмм процессов взаимодействия ударников с преградами
214 Погрешности обработки кинограмм
215 Определения интегральных нагрузок, действующих на ударник при нормальном ударе по зависимостям «время - глубина внедрения»
216 Анализ погрешностей определения коэффициента сопротивления
217Численный анализ методики измерения интегральных нагрузок в прямых экспериментах
22 Методика измерения интегральных нагрузок в обращенных экспериментах
221 Измерение интегральных нагрузок с помощью мерного стержня
222 Определение ошибок измерения интегральных сил в обращенных экспериментах
223Постановка задачи вычислительного эксперимента
23 Выводы по главе 2
Глава 3 Основные закономерности проникания твердых тел в мягкие грунты
31 Исследование процессов взаимодействия ударников с преградой из песка в прямых экспериментах
311 Условия проведения экспериментов
312 Некоторые особенности процесса проникания для различных ударников
313 Зависимости глубина проникания - время9!
314 Определение коэффициента сопротивления Сх на квазистационарном участке внедрения
32 Результаты измерений интегральных нагрузок в обращенных экспериментах
321 Взаимодействие цилиндрических ударников с песчаной мишенью
322 Проникание в сухой песок полусферических ударников
323 Влияние гранулометрического состава песка на сопротивление внедрению 110 324 Исследование процессов проникания полусферических ударников в водонасыщенные грунты
325 Проникание конических оголовков в сухой песок
326 Анализ проникания в пластилин полусферических ударников
327 Проникание конических оголовков в мишени из пластилина
33Сравнение результатов прямых и обращенных экспериментов
34 Выводы по главе 3
Введение:
Важность изучения явлений соударения и проникания вполне очевидна. Традиционно изучение этих проблем является актуальным в связи с запросами военной техники. Однако в последние годы интерес к проблеме ударного взаимодействия твердых тел чрезвычайно возрос, в связи с участившимися террористическими актами и техногенными катастрофами, в результате которых население, обслуживающий персонал опасных производств, здания, сооружения и отдельные части оборудования подвергаются ударным воздействиям.
Ударное взаимодействие характеризуется сложными по своей физической природе процессами, сопровождающимися целым рядом различных явлений: образованием упругих, упруго-пластических, ударных волн, волн разгрузки, фазовыми превращениями, разрушением и сильным формоизменением соударяющихся тел и сред, кратерообразованием и т.д. Для решения этих проблем используются аналитические и численные методы прикладной математики и методы экспериментальной механики деформируемого твердого тела. На сегодняшний день имеется достаточно хорошо изученный класс задач явлений удара, для которых получены основополагающие экспериментальные результаты, выполнены аналитические и численные решения.
Большой вклад в развитие современных методов и средств для исследования проблем динамики удара внесли такие известные ученые нашей страны, как Л.В.Альтшуллер, Н.Н.Давиденков, Ф.Ф.Витман, Н.А.Златин, А.А.Ильюшин, В.А.Степанов, Г.В.Степанов, С.А.Новиков и другие, а также зарубежные ученые А.Браун, Дж.Дафи, Р.Дэвис, Ж.Дювал, Р.Грэхем, Д.Кларк, Г.Кольский, Дж.Кэмпбелл, М.Форрестол, Г.Ховер и другие.
Однако, вследствие сложности физической природы явлений удара, а также ввиду большого разнообразия различных по своей физической природе материалов, которые участвуют в процессе соударения, отсутствуют единые представления и модели, всесторонне описывающие ударные явления в широком диапазоне изменения скоростей удара.
Для грунтовых сред трудности исследования процессов ударного взаимодействия и проникания обусловлены многообразием их физико-механических свойств. Грунты являются многокомпонентными средами и различаются структурой, размерами твердых частиц скелета, содержанием воды и воздуха. В последние несколько десятилетий достигнуты значительные успехи в изучении поведения грунтовых сред при динамическом нагружении. Большой вклад в это внесли Н.А.Златин, В.А.Степанов, С.А.Новиков, Г.В. Рыков, Х.А. Рахматулин, A.M. Врагов, и др.
Однако проблема ударного взаимодействия твердых тел с грунтовыми средами исследована не полностью. Несмотря на очевидные успехи в решении задач проникания в грунтовые среды теоретическими методами, ощущается явная нехватка экспериментальных результатов. Получены теоретические (аналитические и численные) и экспериментальные решения некоторых классов задач соударения. Основополагающие результаты в исследовании процессов проникания осесиммет-ричных тел в грунтовые среды получены в работах Ю.К.Бивина, Ю.Н.Бухарева, В.В.Викторова, С.С.Григоряна, А.Я.Сагомоняна, У.Аллена, М.Форрестола и других.
Однако анализ существующих работ показывает, что процессы проникания и соответствующие им. закономерности ударного взаимодействия деформируемых тел с грунтами экспериментально изучены недостаточно: основные результаты исследования проникания деформируемых твердых тел в грунты получены для относительно низких скоростей удара (10-100 м/с). В этом диапазоне, в основном, получены зависимости глубины проникания от времени, максимальной глубины проникания от скорости удара. К тому же эти результаты получены только для некоторых грунтов и модельных сред, для ударников простейших форм. Реже встречаются данные относительно зависимостей сил сопротивления внедрению от скорости удара, физико-механических свойств грунта, от формы проникающего тела.
В связи с этим задачи исследования закономерностей процесса проникания осесимметричных тел в грунтовые среды, устанавливающих связи интегральных характеристик (глубина проникания, силы сопротивления внедрению и т.д.) с физико-механическими свойствами преград, с геометрией ударника, скоростями соударения, представляются актуальными и своевременными.
Цель работы
Целью диссертационной работы является создание обоснованных экспериментальных методик и установление на их основе закономерностей процессов проникания осесимметричных деформируемых тел в грунтовые среды.
Для достижения поставленной цели были решены следующие основные задачи.
1. Разработаны и реализованы проекты газовых пушек калибра 20 мм и 57 мм, позволяющих в лабораторных условиях решать задачи ударного взаимодействия при скоростях удара 10-500 м/с.
2. Развиты методики прямого и обращенного эксперимента для определения основных параметров взаимодействия ударников с мягкими грунтовыми средами. Выполнен теоретический анализ этих методик, обоснованы границы их применимости.
3. Проведены экспериментальные исследования, получены систематические данные, характеризующие основные зависимости проникания ударников различной формы в мягкие грунты в диапазоне скоростей удара от 45 до 460 м/с.
Научная новизна.
Научная новизна диссертационной работы состоит в следующем:
• Разработан комплекс экспериментальных методик, аппаратных и приборных средств для исследования процессов ударного взаимодействия твердых деформируемых тел и элементов конструкций с мягкими грунтами. Проведен теоретический анализ созданных методик, определены границы их применимости.
• В результате выполненных систематических экспериментальных исследований получены зависимости, связывающие основные характеристики ударного взаимодействия (глубина проникания, интегральные нагрузки) с формой ударяющего тела и скоростью удара.
Практическая ценность.
Разработанные и созданные комплексы методических и аппаратных средств регистрации опытных данных и экспериментальные результаты используются в ряде научно-исследовательских организаций: РФЯЦ-ВНИИЭФ, РФЯЦ-ВНИИТФ, ЦНИИ Материалов, НПО «Специальные материалы» и др.
Достоверность полученных результатов и выводов обеспечивается тщательным выбором и анализом методов и средств экспериментальных исследований, совпадением полученных в работе результатов с данными зарубежных и отечественных авторов.
Основные положения, представляемые к защите:
1. Разработка оригинального комплекса методических и технических средств для экспериментального изучения процессов ударного взаимодействия твердых деформируемых тел с мягкими грунтами в прямой и обращенной постановках при скоростях удара 10-500 м/с.
2. Экспериментально-теоретическое обоснование методик прямого и обращенного эксперимента, позволяющих определять зависимости глубины проникания твердых тел в грунтовые среды от времени, интегральных нагрузок, коэффициента сопротивления.
3. Экспериментальные закономерности процесса проникания в мягкие грунты ударников различной формы, таких как полусфера, конус, сфероконус. цилиндр в диапазоне скоростей 45-460 м/с. 8
Автор выражает искреннюю благодарность своим руководителям: профессору д.ф.-м.н. В.Г.Баженову и д.т.н. А.М.Брагову за постоянное внимание и помощь в работе.
Также автор весьма признателен сотрудникам НИИ механики:
• кандидатам технических наук А.К.Ломунову и Е.Е.Русину, ведущему инженеру В.Б.Коробову, младшим научным сотрудникам П.В.Деменко и И.В.Сергеичеву за многолетнее сотрудничество и помощь в работе,
• кандидатам физико-математических наук С.В.Крылову и В.Л.Котову за помощь в расчетном обосновании методик испытаний,
• другим сотрудникам НИИ механики.
Автор благодарен сотруднику федерального ядерного центра ВНИЭФ B.I I. Гам .дури ну за многолетнюю'поддержку, ценные советы и замечания.
