Расчет процесса функционирования кумулятивного заряда

В работе на примере моделирования процесса взаимодействия с преградами кумулятивных зарядов, имеющих конические и полусферические формы облицовок, показана возможность решения задач кумуляции с использованием программы LS-DYNA версии 960.

Целью моделирования являлось определение кинематических            характеристик,             напряженно-деформированного состояния кумулятивной струи, песта и преграды, а также оценка правильности функционирования кумулятивных зарядов, имеющих различные формы облицовок.

Первым этапом работы являлось моделирование процесса образования кумулятивной струи, вторым -моделирование процесса взаимодействия кумулятивной струи или поражающего элемента с преградой.

Задача решалась в плоской постановке, соответствующей условиям плоской деформации, осесиммет-ричной и трехмерной постановке, учитывающей симметрию конструкции относительно плоскостей. При решении задачи использовались следующие методы:

- Multimaterial Eulerian Hydrodynamics (MEH);

- Smooth Particle Hydrodynamics (SPH).

Задача решалась в упрощенной постановке. Считалось, что в начальный момент времени все части системы находятся в ненапряженном состоянии, начальная скорость всех частей системы равна нулю.

Рассматривались кумулятивные заряды с коническими и полусферическими кумулятивными облицовками. Геометрические модели кумулятивных зарядов и преград показаны на рис. 1.

Облицовки были изготовлены из меди марки М1, заряды -из THT. Для описания поведения меди была использована модель Джонсона-Кука (15-я модель материала в LS-DYNA) и уравнение состояния Грюнайзена (4-я форма уравнения состояния), для описания поведения взрывчатого вещества - 9-я модель материала и уравнение состояния Джонса-Уилкинса-Ли-Бакера (JWLB) -14-я форма уравнения состояния.

Конечно-элементные модели были созданы в ANSYS и записаны в формате LS-DYNA. Дальнейшее моделирование проводилось в LS-DYNA версии 960. Некоторые модели, используемые в расчетах, показаны на рис. 2. На рис. 2,а,б,г,д показаны модели, использованные для решения двумерных задач, на рис. 2,в,е - трехмерных. Модели, показанные на рис. 2,а,б,в, предназначены для решения задач MEН-методом, показанные на рис. 2,г,д,е - SPH-методом. Результаты моделирования представлены на рис. 3 … 12.

На рис. 3. показано распределение давления в детонационной волне, которая распространяющейся в кумулятивном заряде с конической облицовкой, в различные моменты времени (в Мбар).

На рис. 4… 6 показано распределение плотности материалов в расчетной области в различные моменты времени (в г/см ).

На рис. 4 показан процесс образования кумулятивной струи в кумулятивном заряде с конической облицовкой, на рис. 5 - с полусферической, на рис. 6 - взаимодействия кумулятивной струи с преградой.

Обращает на себя внимание достаточно реалистичное отражение как классической (рис. 4), так и «обратной» кумуляции (рис. 5), а также растяжения и фрагментации струи в свободном полете.

На рис. 7 … 12 показаны распределения частиц заряда взрывчатого вещества (ВВ) и облицовки кумулятивных зарядах двух конструкций в различные моменты времени. Рис.7 и 8, 9 и 10, 11 и 12 соответствуют одной конструкции кумулятивного заряда.

Распределения частиц ВВ и конической облицовки в различные моменты времени показаны на рис. 7 и 8. Различие в кинетике распространения детонационной волны обусловлено различным способом инициирования детонации. В первом случае (см. рис. 4 … 6) была задана точка инициирования детонации - центральная точка на верхней поверхности заряда, во втором (см. рис. 7 … 12) - инициирование процесса осуществлялось за счет мгновенной детонации дополнительного заряда, расположенного на верхней поверхности заряда (детонатора).

Распределения частиц ВВ и полусферической облицовки в различные моменты времени показаны на рис. 9 … 12. Сопоставление рис. 9 … 12 с рис. 5 свидетельствует о несколько лучшем согласовании результатов моделирования, чем в случае сопоставления результатов показанных на рис. 7 … 8 и рис. 4 и 5.

Следует заметить, что LS-DYNA версии 970 предоставляет более широкие возможности по решению задач кумуляции. Главными из этих возможностей являются:

- решение задач в ALE-постановках на кластерах;

- использование при решении задач до десяти ALE-групп;

- использование в SPH-постановках наиболее распространенных моделей материалов и уравнений состояния;

- использования Element Free Galerkin method (EFG-метод или бессеточный метод);

- совместное использование в решении задач «сеточных» и «бессеточных» областей.

CAD-FEM GmbH, Zentrale Grafing, Marktplatz 2 , D-85567, GRAFING bei Munchen, TEL:(8092) 7005-0; FAX: (8092) 7005-773

Представительство CAD-FEM GmbH в СНГ, офис 1703, 77/79, Щелковское шоссе, Москва, 107497, Россия Тел/Факс: (095) 913-23-00, 468-8175, 460-4722 e-mail: info@cadfem.ru

Назад на www.pirotek.info - пиротехника и , самодельные бомбы и салюты

Как установить пластиковые окна . Все объявления - квартиры в Томске