Влияние микроструктуры металла на процесс струеобразования

Екатерина Михайловна Гриф
Новосибирский государственный технический университет, г. Новосибирск

Анатолий Васильевич Гуськов
Новосибирский государственный технический университет, г. Новосибирск

Константин Евгеньевич Милевский
Новосибирский государственный технический университет, г. Новосибирск


Аннотация


На основании обзора научно-технической литературы проводится анализ влияния микроструктуры материала кумулятивной облицовки на пробивную способность кумулятивных зарядов: в зависимости от среднего диаметра, прочности границ, однородности формы, размера и ориентации зерен металла. Выдвигается и обосновывается модель идеальной структуры металла кумулятивной облицовки. Проводится оценка современного уровня развития технологий производства кумулятивных облицовок, рассматриваются перспективные технологии, оценивается возможность создания кумулятивных облицовок с требуемой микроструктурой. Исходя из допущения о неделимости и целостности зерна металла, основанного на постулатах мезомеханического явления зернограничного скольжения, выдвигается идея о возможности проведения численных экспериментов по формированию кумулятивных струй с разным задаваемым шагом расчетной сетки. Проводится численный расчет функционирования кумулятивных зарядов конической и сложной коническо-кольцевой формы облицовки для стороны ячейки-зерна в 500, 250 и 125 мкм. Визуально оценивается эффективность процесса струеобразования в зависимости от величины зерна по выделяемым параметрам: направлениям векторов скоростей ячеек-зерен материала и вводимому параметру γ – угол между приведенным вектором скорости головной части струи и осью симметрии струеобразования. Полученные результаты коррелируют с существующими знаниями о физике процесса кумуляции: при уменьшении размера стороны ячейки-зерна направленность течения металла увеличивается, форма головной части струи «вытягивается». То есть предлагаемый способ численных исследований проблемы взаимосвязи микроструктуры кумулятивной облицовки и пробивающей способности кумулятивного заряда открывает широкие возможности в дальнейших исследованиях, в том числе при моделировании кумулятивных облицовок с более мелким зерном и при различных модификациях математической постановки задачи.

Ключевые слова


кумуляция; размер зерна; кумулятивная струя; кумулятивная облицовка

Полный текст:

PDF

Литература


Физика взрыва. В 2 т. Т. 2 / под ред. Л.П. Орленко. – Изд. 3-е, испр. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2004. – 656 с.

Zuev, L.B. Elastoplastic Strain Invariant of Metals / L.B. Zuev, S.A. Barannikova, A.G. Lunev // Usp. Fiz. Met. – 2019. – Vol. 19, № 4. – P. 379–417. DOI: 10.15407/ufm.19.04.379

Козлов, ЭВ. Зеренная структура, геометрически необходимые дислокации и частицы вторых фаз в поликристаллах микро- и мезоуровня / ЭВ. Козлов, Н.А. Конева, Н.А. Попова // Физ. мезомеханика. – 2009. – Т. 12, № 4. – С. 93–106.

Пат. 2180723 РФ, МПК F42B1/036, B21D22/14. Способ изготовления осесимметричной облицовки кумулятивного заряда / Э.И. Владыкин, А.Е. Курепин, В.А. Семин. – № 2000125292/02, заявл. 10.05.2000; опубл. 20.03.2002.

Технология изготовления облицовок кумулятивных зарядов, обладающих повышенной пробивной способностью / В.В. Калашников, Д.А. Деморецкий, О.В. Трохин и др. // Известия Самар. науч. центра РАН. – 2011. – № 1-2.– С. 373–376.

Минин, В.Ф. Технология изготовления анизотропной облицовки кумулятивного заряда / В.Ф. Минин, О.В. Минин, И.В. Минин // Вестник СГУГиТ (Сибир. гос. ун-та геосистем и технологий). – 2016. – Т. 36, № 4. – С. 237–242.

Кондратьев, Н.С. Многоуровневые модели пластичности многофазных поликристаллических материалов, основанные на физических теориях пластичности и вязкопластичности /

Н.С. Кондратьев, П.В. Трусов // Вестник ПНИПУ. Механика. – 2015. – № 1. – С. 76–105. DOI: 10.15593/perm.mech/2015.1.06

Yanov, D.V. Simulation of dynamic channel angular pressing of copper samples using experimental data of loading / D.V. Yanov, S.A. Zelepugin // J. Phys.: Conf. Ser. – 2019. – Т. 1214. – Номер статьи 012023. DOI: 10.1088/1742-6596/1214/1/012023

Recrystallization in microcrystalline copper and nickel prodused by equal-channel angular pressing: I. structural investigations. Effect of anomalous growth / V.N. Chuvil’deev, V.I. Kopylov, A.V. Nokh-rin et al. // The Physics of Metals and Metallography. – 2003. – Vol. 96, № 5. – P. 486–495.

Elsukova, T.F. Mechanisms of severe plastic deformation of polycrystalline aluminum on a mesoscale upon cyclic loading / T.F. Elsukova, V.E. Panin, Y.F. Popkova // Russian Metallurgy (Metally). – 2011. – Vol. 2011, № 10. – P. 956–960. DOI: 10.1134/s0036029511100028

Воротилин, М.С. Анализ существующих технологий изготовления кумулятивных облицовок / М.С. Воротилин, Т.И. Дронова // Известия ТулГУ. Технич. науки. – 2012. – № 11-1. – С. 329–335.

Панин, В.Е. Физическая мезомеханика зернограничного скольжения в деформируемом поликристалле / В.Е. Панин, В.Е. Егорушкин, Т.Ф. Елсукова // Физ. мезомеханика. – 2011. – № 6. – С. 15–22.

Шарифуллина, Э.Р. Обзор экспериментальных исследований структурной сверхпластичности: эволюция микроструктуры материалов и механизмы деформирования / Э.Р. Шарифуллина, А.И. Швейкин, П.В. Трусов // Вестник Пермского нац. исследоват. политехн. ун-та. Механика. – 2018. – № 3. – С. 103–127. DOI: 10.15593/perm.mech/2018.3.11

Meyers, M.A. Mechanical Metallurgy: Principles and Applications / M.A. Meyers, K.K. Chawla. – Englewood Cliffs, N.J.: Prentice-Hall, 1984. – P. 688–731.

Панин, В.Е. Деформируемое твердое тело как нелинейная иерархиечески организованная система / В.Е. Панин, В.Е. Егорушкин // Физ. мезомеханика. – 2011. – Т. 14, № 3. – С. 7–26. DOI: 10.1016/j.physme.2011.12.002

Marinin, M.A. Modeling of the Welding Process of Flat Sheet Parts by an Explosion / M.A. Marinin, S.V. Khokhlov, V.A. Isheyskiy // Journal of Mining Institute. – 2019. – Vol. 237. – P. 275–280. DOI: 10.31897/PMI.2019.3.20

Wu, H. A comparative study for the impact performance of shaped charge JET on UHPC targets / H. Wu, F. Hu, Q. Fang // Defence Technology. – 2019. – P. 506–518. DOI: 10.1016/j.dt.2019.04.005

Experimental and numerical study on the meso-scopic characteristics of metal composites jets by a shaped charge / F. Wang, D. Ma, P. Wang et al. // Journal of Applied Physics. – 2019. – Vol. 126 (9). – Number article 095901. DOI: 10.1063/1.5100781

Liu, Y. Study on the overdriven detonation wave propagation in double-layer shaped charge/ Y. Liu, J. Yin, Z. Wang // Physics of Fluids. – 2019. – Vol. 31 (9). – Number article 092110. DOI: 10.1063/1.5112772

Xu, W. The jet formation and penetration capability of hypervelocity shaped charges / W. Xu, C. Wang, D. Chen // International Journal of Impact Engineering. – 2019. – Vol. 132 (2019) – Number article 103337. DOI: 10.1016/j.ijimpeng.2019.103337

Пат. 2478904C1 РФ. МПК F42B1/02. Устройство для формирования кольцевой кумулятивной струи / Д.В. Маляров, И.В. Жданов, И.Б. Тарасов. – № 2011144493/11; заявл. 02.11.2011; опубл. 10.04.2013.


Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.