Orlov M.Y.   Bogomolov G.N.   Orlova Y.N.  

Исследования поведения льда при ударных и взрывных нагрузках

Reporter: Orlov M.Y.

В настоящее время изучение поведения льда при ударных и взрывных нагрузках является крайне актуальным. Это связано с необходимостью развития Крайнего Севера, борьбой с ледовыми заторами, отработкой ракетного вооружения в ледяных пустынях Арктики, созданием новейших защит летательных аппаратов. Однако, лед является сложнейшим природным материалом поведение которого мало изучено в условиях динамического нагружения. Поэтому необходимо развивать средства математического моделирования и суммировать экспериментальные данные о поведении льда при динамических нагрузках. В работе проведено комплексное теоретико-экспериментальное исследование поведения льда при ударно-взрывных нагрузках. Исследовательская работа состоит из двух частей. На первом этапе проведены полномасштабные эксперименты по взрывному нагружению речного льда средней толщины эмульсионным ВВ. На втором этапе смоделированы отдельные эксперименты и решены задачи о низкоскоростном соударении крупногабаритного ударника со льдом. Проведение экспериментальных работ стало возможным благодаря организованной на базе НИИ прикладной математики и механики мобильной лаборатории; Взрывное разрушение природных материалов. Руководящей идей лаборатории является экспресс-анализ поведения льда при взрывном нагружении. Мобильная лаборатория организована три года назад и развивается как альтернатива американской программы “SCICEXE” Создана одноименная реляционная база данных. Численные исследования проведены при помощи многофункционального программного комплекса решения многоконтактных динамических задач механики деформируемого твердого тела (МДТТ). Описание поведение льда описано с позиций макроскопической феноменологической теории механики сплошных сред на основе фундаментальных законов сохранения. Моделируемая среда является изотропной, упруго-пластической, пористой, с учетом свойств прочности и ударно-волновых явлений, а также совместного образования отрывных и сдвиговых разрушений. Решение данных задач осуществлено при помощи численного лагранжева метода, расчетная часть которого дополнена механизмами разрушения расчетных элементов и расщепления расчетных узлов в двумерной постановке. Оригинальность метода заключается в новом способе выделения поверхностей, который не накладывает серьезных ограничений на решение указанных задач МДТТ. Результаты расчетов сравнивались с экспериментальными данными и известными аналитическими решениями. Результаты получены в виде фотографий, видео, графиков, таблиц и рассчитанных конфигураций «ударник – лед». Авторы выражают благодарность Садохину А.Н. (ООО КузбассСпецВзрыв) и РФФИ (код проекта 16-38-00515).