Динамика удара - Зукас Дж. А.
Скачать (прямая ссылка):
Симпсон [123] предложил модель проникания и пробивания для скоростей соударения в интервале значений 1,2-5 км/с. Он полагал, что на первой стадии проникания происходит гидродинамическая эрозия материала снаряда. На второй стадии эрозия снаряда продолжается и начинается деформация мишени с образованием пробки. На последней стадии материал снаряда полностью расходуется и из мишени выбивается пробка. Все стадии деформирования соответствуют рассмотренным в работах [12, 100]. Автор не смог найти экспериментальных данных о пробивании мишеней в рассмотренном им диапазоне скоростей и поэтому приводит сравнение только для случая проникания в толстые мишени, сопоставляя расчетные и экспериментальные значения глубины проникания и диаметра отверстия при стрельбе длинными стержнями и при проникании кумулятивных пестов. Для стержней согласие в целом было хорошим. Работа [123] содержит также обширную аннотированную библиографию и программу для решения полученной системы уравнений на ЭВМ.
Деформация и пробивание тонких пластинок сферическими и коническими снарядами рассматриваются в работах [33, 52, 54]. Последняя из них представляет интерес, поскольку в ней сделаны оценки относительных величин, характеризующих прогиб пластинки и образование пробки на основе зарегистрированных показаний тензодатчиков, которые наклеивались на переднюю и заднюю поверхности мишени. В работе [54] показано также, что с ростом скорости соударения механизм проникания изменяется, и вместо прогиба мишень получает пробоину.
В работе [94] рассматривается образование пробки при скоростях соударения, близких к баллистическому пределу. Если скорость соударения намного больше предельной, то мишень поглощает как раз столько энергии, сколько нужно, чтобы в ней образовалась пробоина, и теории, в которых снаряд считается жестким, дают лучше согласующиеся с экспериментом результаты, чем в случае соударения со скоростями, близкими к баллистическому пределу. При этих скоростях мишень поглощает больше энергии и сильно прогибается. В предложенной в работе [94] модели использованы допущения теории мембран и критерий пробивания с образованием пробки, в который входит критический угол прогиба мишени. Эта модель применима лишь для очень тонких пластинок и малых скоростей соударения. Рассчитанные по ней критические скорости снарядов совпадают в пределах 10% с данными экспериментов, в которых цилиндрические стержни из мягкой стали соударялись с мишенями, также изготовленными из мягкой стали, со скоростями 38-170 м/с. Проникание и пробивание твердых тел
149
Вудвйрд и Демортон [148J вычислили критические скорости, соответствующие образованию пробки, а также остаточные толщину и скорость пробки. В основе их модели лежит баланс энергии и предположение, что прониканию препятствуют напряжения сдвига и силы трения. Учитывается также ускорение пробки. Сравнение с экспериментальными данными дает хорошее согласие по критическим скоростям и остаточным скоростям пробок и плохое-по толщинам пробок. Поскольку снаряд считается жестким, эта модель больше подходит для расчета соударения с мишенями из малопрочных материалов.
В работах [150, 151] развита теория разрушения мишени с расширением отверстия и прогибанием при ударе остроконечными снарядами. В случае недеформируемых снарядов эта теория позволяет получить достаточно хорошие оценки для критических скоростей при ударе по металлическим мишеням с учетом их механических свойств. Кроме того, она дает возможность судить об эффективности материалов мишеней с точки зрения их веса и стоимости.
Вудвард [149-152] изучал также различные типы разрушения мишеней при ударе заостренными снарядами. В результате был разработан оригинальный метод исследования образования пробок под действием адиабатического сдвига, в основе которого лежит естественная геометрическая неустойчивость. Аналогичным образом можно изучать механизм разрушения отколом.
Ковальский и др. [83], используя одномерную волновую теорию и предполагая, что разрушение мишени обусловлено сдвигом, графически определили минимальную скорость соударения, необходимую для выбивания пробки. В работе приведен пример численного решения задачи, но нет сравнения с экспериментом.
Многие исследователи пытались определить минимальную скорость, необходимую для пробивания пластинки, и скорость снаряда после пробивания. Простые модели основаны на принятом конкретном типе разрушения мишени и законе сохранения энергии или количества движения (иногда и того и другого вместе), а также на нескольких удачно введенных эмпирических константах. Нишиваки [105] предложил способ вычисления остаточной скорости, при котором предполагается, что суммарное сопротивление движению жесткого конического снаряда является функцией динамического и статического давлений: Предположение о том, что вытесненный материал мишени продолжает находиться в контакте с носком снаряда, позволяет записать выражение для динамического давления. Статическое давление считается свойством материала. Габберт [47] модифицировал теорию Нишиваки, предположив, что частицы материала мишени вытесняются в направлении движения снаряда со скоростью, равной скорости движения снаряда, а не по нормали к его поверхности со скоростью, равной проекции скорости снаряда на это направление. Результаты расчетов по теории Нишиваки и ее модификации, предложенной Габбертом, сравнивались с большим числом экспериментальных данных. И те и другие оставляют желать лучшего. 150
