Инженерный журнал: наука и инновации
# 11·2016 1
УДК 629.7.015.4:537.591 DOI 10.18698/2308-6033-2016-11-1549
Моделирование ударно-волновых процессов в элементах
многослойных конструкций с учетом начального
внутреннего давления
© Т.А. Бутина, В.М. Дубровин
МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, 105005, Россия
Предложен метод расчета напряженно-деформированного состояния в элемен-
тах многослойных конструкций, подверженных воздействию внешнего импульсно-
го напряжения, при наличии статического внутреннего давления. Разработанный
метод позволяет рассматривать упругопластическое поведение материалов. Для
описания связи между девиаторными составляющими напряжения и деформаций
использованы соотношения теории пластичности Прандтля — Рейнольдса, сред-
нее напряжение определено по уравнению Ми — Грюнайзена. В расчетах учтены
изменение температурного поля, возможность возникновения трещин, отколов в
процессе образования волн напряжений. Начальное напряженно-деформированное
состояние, вызванное начальным внутренним давлением, рассчитано методом
обнуления скоростей. Проведенные расчеты позволили оценить влияние начально-
го напряженно-деформированного состояния на переход материала конструкции
в пластическую стадию при воздействии кратковременной динамической нагруз-
ки. На примере трехмерной цилиндрической оболочки расчеты показали, что сов-
местное воздействие внутреннего давления, динамических нагрузок, изменение
механических характеристик материалов оказывают существенное влияние на
характер волновых процессов.
Ключевые слова:
напряженно-деформированное состояние, внутреннее давление,
динамическая нагрузка, предел текучести, упругопластические материалы, удар-
но-волновые процессы.
Введение.
При расчете на прочность конструкций, находящихся
под воздействием кратковременных динамических нагрузок на вол-
новой стадии деформирования, возникает необходимость учитывать
нелинейные свойства материалов.
Сложность процессов распространения волн напряжений в средах
с нелинейными свойствами исключает использование аналитических
методов расчета, требуются соответствующие численные методы для
адекватного описания разработки. Различные неметаллические кон-
струкционные материалы, как правило, не обладают пластическими
свойствами. Применение линейно-упругих моделей при расчете кон-
струкций из таких материалов не позволяет учитывать эффект затуха-
ния волн напряжений, что может привести к занижению характеристик
прочности конструкции.