ЧИСЛЕННЫЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ДИНАМИЧЕСКОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ И РАЗРУШЕНИЯ ПРИ СОУДАРЕНИИ ПРЯМОУГОЛЬНЫХ ПЛАСТИН

Сведения об авторах
  • Научно-исследовательский институт механики Национального исследовательского Нижегородского государственного университета им. Н.И. Лобачевского, Нижний Новгород, Российская Федерация
  • Саровский Инженерный Центр, Саров, Российская Федерация
  • Саровский Инженерный Центр, Саров, Российская Федерация
  • Саровский Инженерный Центр, Саров, Российская Федерация

Аннотация

В решении прикладных задач надежности и безопасности современных конструкций, особенно в экстремальных условиях, важным является вопрос достоверных критериев прочности. В ряде областей, таких как авиастроение, атомная энергетика и др., нормативными документами задаются требования сохранения прочности изделий в условиях повышенных локальных динамических нагрузок. При таких локальных воздействиях на основе численных расчетов удается подобрать модельные эксперименты, в которых история деформирования в наиболее нагруженной точке оказывается весьма близкой к реаль- ной конструкции. В работе рассматривается динамическое деформирование и разрушение прямоуголь- ной алюминиевой пластины постоянной толщины при ударе титановой пластины в диапазоне скоростей V0 = 160.8...195,0 м/с. Численное решение упругопластической задачи проводится методом конечных элементов в сочетании с явной схемой интегрирования по времени. Используются истинные диаграм- мы деформирования материала пластин в диапазоне скоростей деформирования i = 10-3...10-6 с, трение между пластинами моделируется с коэффициентом fmp = 0,1...0,2. Путем исследования сходи- мости численных решений определен необходимый размер конечного элемента Δ = 1 мм. На основе численных расчетов, согласованных с экспериментальными данными по глубине среза мишени со стороны удара, установлен предельный уровень интенсивности пластических деформаций εθ1 = 2,55 (δ – относительное удлинение материала), при котором реализуется срез в условиях трехосного ска- тия. Разрушение с тыльной стороны происходит в условиях, близких к двухосному растяжению, при достижении предельной интенсивности пластических деформаций εθ2 = 1,175. В рамках расчетно- экспериментального подхода установлено, что для сквозного пробития мишени необходимо достиже- ние предельных уровней интенсивности пластических деформаций как со стороны удара, так и с тыль- ной стороны мишени.

Ключевые слова

экспериментально-расчетный подходчисленное моделированиеэкспериментбольшие деформацииупругопластические материалыкритерий прочностипараметр трехосности

Литература

  1. 1.Jet engine fan blade containment using two alternative ge- ometries / K. Carney, M. Pereira, D. Revilock, P. Matheny // 4th European LS-DYNA Users Conference. – Ulm, Germany, 2003. Scholar
  2. 2.Hermosilla, U. Blade impact simulation against turbine casing / U. Hermosilla, J.L. Alcarac, A.M. Aja // ABAQUS User’s conference. – 2004. Scholar
  3. 3.Numerical analysis of aircraft engine fan blade-out / Y.N. Shmotin [et al.] // 42nd AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Pro- pulsion Conference & Exhibit (Paper No. AIAA 2066-4620), 9– 12 July 2006. – Sacramento, CA, 2006. Scholar
  4. 4.Jet engine fan blade containment using alternative geome- try / K.S. Carney, J.M. Pereira, D.M. Revilock, P. Matheny // In- ternational Journal of Impact Engineering 36. – 2009. – P. 720–728. Scholar
  5. 5.Perforation of aero-engine fan casing by a single rotating blade / Q. He, H. Huan, L. Liu, W. Hong, R. Wu // Aerospace Sci- ence and Technology. – 2013. – Vol. 25. – P. 236–241. Scholar
  6. 6.Бузоркин, А.Е. Численное моделирование аварийного обрыва лопатки вентилятора газотурбинного двигателя / А.Е. Бузюркин, И.Л. Гладкий, Е.И. Краус // Обработка метал- лов. – 2014. – № 4 (65). – С. 52–65. Scholar
  7. 7.Расчетно-экспериментальный критерий динамической прочности корпуса газотурбинного двигателя при обрыве ло- патки / А.А. Рябов, В.И. Романов, С.С. Куканов, Ю.Н. Шмо- тин, Д.В. Габов // Вестник Московского авиационного инсти- тута. – 2015. – Т. 22, № 3. – С. 76–84. Scholar
  8. 8.Eryilmaz, I. Multi-blade shedding in turbines with differ- ent casing and blade tip architecture / I. Eryilmaz, B. Guenchi, V. Pachidis // Aerospace Science and Technology. – 2019. – Vol. 87. – P. 300–310. DOI: 10.1016/j.ast.2019.02.025 Scholar
  9. 9.Numerical simulations of a flight recorder’s case penetra- tion resistance test / A.A. Ryabov, V.I. Romanov, S.S. Kukanov, D.V. Roschihmarov // The 4-th European LS-DYNA Conference, May 21-23. – Ulm, Germany, 2003. – P. G-II-23-31. Scholar
  10. 10.Computational analysis of compressed stiffened compo- site panel with impact damage / A.A. Ryabov, E.E. Maslov, D.Y. Strelec, V.G. Slobodchikov // Aerospace. – 2019. – Vol. 6(25). – P. 1–11. DOI: 10.3390/aerospace6030025 Scholar

Другие статьи выпуска

Весь выпуск (№ 3, 2024)
Скачать PDF

Информация о статье

Опубликована
05.09.2024
В выпуске
05.09.2024
Выпуск
№ 3 (2024)
Поделиться