А.А. Васильев1,2, В.А. Васильев1 1Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, Новосибирск, Россия 2Новосибирский государственный университет, Новосибирск, Россия
Ключевые слова: многотопливные системы, инициирование, критическая энергия, обедненные и обогащенные смеси, взрывоопасность, экология, снижение углеродного следа, двигатели на газообразных топливных компонентах
Страницы: 3-12
Представлены данные о параметрах горения и детонации однотопливных горючих систем метан - кислород (воздух) и водород - кислород (воздух), а также двухтопливных систем метан - водород - кислород (воздух) при варьировании соотношения между исходными компонентами. Для обедненных, стехиометрических и обогащенных смесей проанализировано влияние предварительного подогрева горючей системы на параметры продуктов горения и детонации. Обнаружено сильное влияние подогрева на обедненные горючие системы, проявляющееся в уменьшении критической энергии инициирования на несколько порядков.
Рассмотрена схема регистрации перемещений отражающих поверхностей методом лазерного дальномера с использованием разработанного устройства измерения задержки распространения оптического сигнала. Приведены результаты тестовых экспериментов по исследованию параметров пыления и откольного разрушения металлов при их ударно-волновом нагружении с одновременным использованием методов гетеродин-интерферометра и лазерного дальномера.
Предложен подход, позволяющий строить ударные адиабаты молекулярных кристаллов нитросоединений на основании данных по их изотермическому сжатию. С этой целью были построены уравнения состояния кристаллов тэна и ТАТБ. Представленный в работе сравнительный анализ экспериментальных данных по ударно-волновому сжатию простого кристалла тэна и результатов расчетов, проведенных с помощью предложенного подхода по пересчету давлений изотермического сжатия на ударную адиабату и построенного уравнения состояния тэна, показал, что экспериментальные и расчетные значения давления находятся в пределах погрешности эксперимента.
В.М. Елькин, В.Н. Михайлов, А.А. Овечкин
"РФЯЦ, ВНИИ технической физики им. акад. Е. И. Забабахина, Снежинск, Россия v.n.mikhaylov@vniitf.ru"
Ключевые слова: уравнение состояния, ударное сжатие, фазовая диаграмма, критическая точка
Страницы: 74-85
Представлено полуэмпирическое многофазное уравнение состояния (УРС) меди для двух твердых ГЦК-, ОЦК-фаз и жидкой фазы с учетом испарения. Для параметризации УРС использован широкий набор экспериментальных и теоретических данных. В области плазменных состояний вещества проведены расчеты по модели среднего атома RESEOS, которые также использованы при разработке УРС. Построены кривые фазового перехода ГЦК - ОЦК, плавления и перехода жидкость - пар. В целом расчеты по УРС хорошо согласуются с экспериментальными данными и результатами теоретических расчетов в широкой области температур и давлений.
Приведены результаты экспериментального исследования пыления и диспергирования свинцового образца в вакуум после ударно-волнового нагружения и изоэнтропической разгрузки с использованием электронно-оптической микроскопической методики и методики PDV. Исследовались динамика и спектр преимущественно диспергированных частиц. Для обеспечения оптической визуализации из диспергированного облака при помощи диафрагмы со щелью «вырезался» тонкий поток (шириной 0.5 мм). Эксперименты проводились в герметичной бронекамере. Образец толщиной 1 или 2.5 мм нагружался твердым взрывчатым веществом через металлическую подложку толщиной 1 и 2 мм. Интенсивность ударной волны варьировалась примерно от 23 до 38 ГПа, градиент давления за фронтом волны - от 80 до 157 ГПа/см. После нагружения свинец находился либо в жидкой фазе, либо в твердой фазе, либо в смеси жидкой и твердой фаз. Показано, что при разном фазовом состоянии распределения частиц диспергированного свинца по размерам различны.
С.В. Фёдоров, И.А. Болотина
"Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана, Москва, Россия sergfed-64@mail.ru"
Ключевые слова: взрыв, кумулятивный заряд, высокоскоростной компактный элемент, комбинированная облицовка полусфера - цилиндр, дегрессивная толщина, численное моделирование
Страницы: 93-109
Используемые в настоящее время кумулятивные заряды с облицовкой комбинированной формы полусфера - цилиндр позволяют получать компактные стальные элементы со скоростями на уровне 6 км/c. На основе численного моделирования в рамках двумерной осесимметричной задачи механики сплошных сред рассмотрены возможности модификации облицовок полусфера - цилиндр для расширения диапазона скоростей получаемых компактных элементов. Моделирование проводилось применительно к кумулятивному заряду диаметром 100 мм с облицовкой из меди. Струеобразующей части облицовки придавалась дегрессивная (уменьшающаяся от вершины к основанию) толщина при полусферической либо полуэллипсоидальной форме ее наружной поверхности и при полуэллипсоидальной либо полусуперэллипсоидальной форме внутренней поверхности. В результате расчетов были подобраны геометрические параметры комбинированных облицовок для формирования компактных элементов максимально возможной массы со скоростями в диапазоне 5 ÷ 9.5 км/с. Для элемента со скоростью около 9.5 км/c масса составляла около 5 г.
Согласно гидродинамической теории Лаврентьева глубина проникания кумулятивной струи определяется ее полной длиной. Однако, как показывает опыт практического применения кумулятивных зарядов, прекращение проникания обычно наступает раньше, чем струя израсходуется полностью. Для достоверного описания экспериментальных результатов вводятся параметры «эффективная длина» или «эффективная (критическая) скорость» кумулятивной струи, суть которых состоит в исключении из рассмотрения замыкающего участка струи, по различным причинам не участвующего в проникании. Значения эффективной скорости вводятся в расчетные методики как постоянные для конкретной пары материалов струи и преграды или в виде эмпирической зависимости от фокусного расстояния. Рассмотрена возможность разделения струи на эффективный и неработоспособный участки по физически обоснованным причинам без необходимости построения эмпирических зависимостей.
С.С. Рассоха
"Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана, Москва, Россия rassokha@list.ru"
Ключевые слова: кумулятивный заряд, кумулятивная струя, вращение, центробежное разрушение, численное моделирование
Страницы: 118-126
Представлены результаты численного моделирования функционирования вращающихся кумулятивных зарядов. Продемонстрировано отсутствие влияния скорости радиального расширения высокоскоростных полых цилиндрических ударников, которые имитируют элемент кумулятивной струи, на глубину их проникания. Проведен численный анализ процесса растяжения вращающегося растягивающегося металлического цилиндра (струи) с гармоническим профилем боковой поверхности. Оценено влияние различных параметров, в том числе угловой скорости струи, на ее сплошность в осевом и радиальных направлениях. Предложена зависимость для оценки коэффициента предельного удлинения вращающейся кумулятивной струи. Сравнение результатов расчетов с экспериментальными данными демонстрирует удовлетворительное согласование.
Приведены результаты цикла исследований по определению динамических прочностных характеристик образцов, изготовленных по технологии селективного лазерного плавления порошков на основе стали 12Х18Н10Т, и их сравнение со свойствами стали 12Х18Н10Т, полученной по традиционной технологии горячекатаного проката, при ударно-волновом нагружении в диапазоне давлений сжатия 3 ÷ 7 ГПа. Показано, что образцы из стали, изготовленные по технологии селективного лазерного плавления, имеют большую сопротивляемость кратковременному растяжению, возникающему в результате взаимодействия встречных волн разгрузки, по сравнению с горячекатаной сталью 12Х18Н10Т.
А.И. Клёнов1, А.Н. Петрова2, И.Г. Бродова2, В.В. Астафьев2, Е.Б. Смирнов1, А.Ю. Гармашев1 1РФЯЦ, ВНИИ технической физики им. акад. Е. И. Забабахина, Снежинск, Россия klenov174@gmail.com 2Институт физики металлов им. М. Н. Михеева УрО РАН, Екатеринбург, Россия
Ключевые слова: селективное лазерное плавление, сетчатые структуры, структура сплава, прочность, высокоскоростная деформация
Страницы: 135-143
Рассмотрены динамические свойства объемно-структурированных образцов с разной топологией сетчатых структур из алюминиевого сплава АК6, синтезированных селективным лазерным сплавлением. Испытания проведены при квазистатических скоростях деформации 102 ÷ 103 с-1 методом Кольского с использованием разрезного стержня Гопкинсона. Построены диаграммы деформирования, и определены значения условного предела текучести и предела прочности. Проведено сравнение результатов измерения свойств образцов с разной топологией сетчатых структур - кубические типа ГЦК и ОЦК и трижды периодических поверхностей минимальной энергии типа гироид. Исследовано влияние геометрических характеристик гироидов (размер ячейки, толщина стенки) на прочностные свойства образцов. Показано, что при одной и той же плотности материала гироиды обладают повышенными характеристиками. Сетчатые металлические материалы, полученные аддитивной технологией, могут быть использованы в технике для уменьшения массы конструкций и ослабления разрушающих высокоэнергетических механических воздействий.
Наш сайт использует куки. Продолжая им пользоваться, вы соглашаетесь на обработку персональных данных в соответствии с политикой конфиденциальности. Подробнее
