ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РАСКРЫТИЯ МЕМБРАНЫ ЛЕГКОГАЗОВОЙ ПУШКИ

Для исследования динамических свойств материалов чаще всего используется ударно-волновое нагружение, что позволяет изучать сжимаемость, фазовые превращения и ряд других явлений, происходящих в области высоких давлений и температур. В качестве систем ударно-волнового нагружения, как правило, используются взрывные нагружающие устройства и легкогазовые пушки. Проведены численные оценки величины давления раскрытия (разрушения) алюминиевых мембран в камере высокого давления пневматической легкогазовой пушки. Результаты расчета сравниваются с данными экспериментов. Расчетно–экспериментальные исследования проводились с целью получения величин разрушающего давления для партии мембран, отличающихся геометрией (толщиной и высотой непрорезной части), так как знание предельных нагрузок мембран позволяет прогнозировать давление в камере высокого давления и ускорение метаемого объекта. Дополнительно рассмотрено влияние на величину раскрытия давления мембран ряда факторов: механических свойств материала мембраны, количества насечек-концентраторов напряжений на поверхности мембраны, формы насечек и т.д. В результате проведенных расчетов показано, что основным фактором, влияющим на разброс давления раскрытия мембраны, являются свойства материала. Для уменьшения разброса давления раскрытия мембран необходимо проводить контроль свойств материала или использовать материал с более стабильными механическими свойствами. Выводы подтверждены сопоставлением результатов испытаний мембран и численных расчетов. Увеличение толщины мембраны при постоянной глубине насечек приводит к снижению давления раскрытия мембран и связано с ростом концентрации напряжений в радиальных насечках, что подтверждено экспериментальными данными.

1. Новиков Л.С. Воздействие твердых частиц естественного и искусственного происхождения на космические аппараты. Учебное пособие. М.: Университетская книга, 2009. 104 с.

2. Гармашев А.Ю., Клёнов А.И., Смирнов Е.Б., Юсупов Д.Т. Двухступенчатая легкогазовая пушка для изучения свойств веществ при высокоинтенсивных процессах. РФЯЦ - ВНИИТФ им. академ. Е.И. Забабахина, Снежинск, Россия. // Сборник докладов и тезисов ВРЦ РАРАН 2018 г., г. Саров.

3. Хоршкина Г.П., Михайлов Н.Я., Учаев А.А. Физико-механические свойства конструкционных материалов и некоторые современные методы их исследования: Справочное пособие. М.: ЦНИИатоминформ, 1982. 239 с.

4. Авиационные материалы: Справочник в 9 томах. Алюминиевые и бериллиевые сплавы / Под ред. Шалина Р.Е. М.: Машиностроение, 1982. Т.4. 625 с.

5. Материалы в машиностроении. Выбор и применение. Т. 1. Цветные металлы и сплавы: Справочник / Под ред. Лужникова Л.П. М.: Машиностроение, 1997. 304 с.

6. Цветные металлы и сплавы. Справочник. Нижний Новгород: Вента-2, 2001. 278 с.

7. Александров В.Г., Базанов Б.И. Справочник по авиационным материалам и технологии их применения. М.: Транспорт, 1979. 263 с.

8. Когаев В.П., Махутов Н.А., Гусенков А.П. Расчеты деталей машин и конструкций на прочность и долговечность. М.: Машиностроение, 1985. 224 c.

9. Надаи А. Пластичность. М: ОНТИ, 1936. 280 c.

10. Бакуменко В.И. Краткий справочник конструктора нестандартного оборудования. Т. 1. М.: Машиностроение, 1997..

11. Teng X., et al. Numerical prediction of fracture in the Taylor test // International Journal of Solids and Structures. V. 42. Iss. 9. Р.2929-2948.

12. Ольховский Н.Е. Предохранительные мембраны для защиты оборудования в химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности. М.: Химия, 1970. 176 с.

13. Водяник В.И., Малахов Н.Н., Полтавский В.Т., Шелюк И.П. Предохранительные мембраны: Справочное пособие. М.: Химия, 1982. 144с.

14. Герасимов С.И., Ерофеев В.И., Каныгин И.И., Лапичев Н.В. Расчетно-экспериментальные исследования раскрытия лепестковых разрывных диафрагм легкогазовых баллистических установок // Вестник научно-технического развития, 2015. № 10 (98). С. 3-12.

15. Герасимов С.И., Ерофеев В.И., Каныгин И.И., Лапичев Н.В., Никитина Е.А. Исследование раскрытия лепестковых разрывных диафрагм легкогазовых баллистических установок// Приволжский научный журнал, 2015. № 4. С. 9-20.

16. Ольховский Н.Е. Предохранительные мембраны. М.: Химия, 1976. 152 с.