Влияние микроструктуры металла на процесс струеобразования

Екатерина Михайловна Гриф, Анатолий Васильевич Гуськов, Константин Евгеньевич Милевский

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.