Дослідження можливостей ANSYS Autodyn при оцінці протимінної стійкості спеціалізованих броньованих транспортних засобів
DOI:
https://doi.org/10.15587/2706-5448.2021.235397Ключові слова:
протитанкові міни, імпульсне вибухове навантаження, броньована техніка, математична модель деформації, метод скінченних елементівАнотація
Об’єктом дослідження є процеси імпульсного вибухового навантаження в явній постановці для моделювання складної нелінійної динаміки твердих тіл, газів і їх взаємодії. Одним з найбільш проблематичних місць сучасних досліджень нелінійних динамічних навантажень матеріалів за допомогою чисельного аналізу є те, що такі дослідження зазвичай не враховують характерний перехід стаціонарного осередку деформації навантажуваного матеріалу до нестаціонарного та зміну у часі тиску фронту та швидкості ударної хвилі.
Робота націлена на розробку математичної моделі імпульсного навантаження матеріалів ударною хвилею, утвореною внаслідок детонації заряду вибухової речовини, розробку математичного апарату розрахунку параметрів ударної хвилі, створення аналітичних залежностей взаємодії ударної хвилі із навантажуваною поверхнею. Пропонується дослідження динамічного вибухового навантаження із застосуванням програмних комплексів, що використовують явний метод рішення рівнянь механіки суцільного середовища.
У роботі отримали подальший розвиток рівняння напруженого стану в точці матеріалу за умов імпульсного навантаження, встановлено способи визначень головних напружень та інваріант тензора напружень з урахуванням імпульсного характеру навантаження. Встановлено характер поведінки ударної хвилі, що утворюється внаслідок детонації вибухової речовини. Складено аналітичні залежності взаємодії ударної хвилі із навантажуваною поверхнею. Розроблено математичний апарат розрахунку таких параметрів ударної хвилі, як тиск фронту детонації та його зміна в часі, та швидкість ударної хвилі в момент виходу на поверхню.
Розроблені та запропоновані математичні залежності, які, на відміну від існуючих, дозволяють визначати поточні значення напружень та деформацій, що проходять через точки кривої дійсних напружень, а також інтенсивності напружень та деформацій при імпульсному навантаженні металів.
На основі теоретичних та експериментальних досліджень параметрів формозміни матеріалу кузова під дією вибухового навантаження виконане з’ясування механізмів руйнування кузова спеціалізованих броньованих автомобілів КрАЗ «Shrek» та КрАЗ «Fiona» (Україна) для встановлення відповідності заявленої протимінної стійкості автомобілів угоді зі стандартизації STANAG 4569.
Посилання
- Gulzhan, A. K., Ursign, H., Yeonju, J., Pascal, R. (2018). Global mapping and analysis of anti-vehicle mine incidents in 2017. Geneva: GICHD–SIPRI. Available at: https://www.sipri.org/sites/default/files/2018-05/global_mapping_and_analysis_of_anti-vehicle_mine_incidents_in_2017.pdf
- NATO AEP-55 STANAG 4569 – Protection Levels for Occupants of Logistic and Light Armoured Vehicles. Available at: http://ballistics.com.au/technical/industry-ballistic-stab-resistant-standards/#stanag
- Trotsko, O., Shlyk, S. (2018). Development of the Sheet Blanks Forming Mathematical model for Calculation Using Simulation in ANSYS Software. 2018 IEEE International Scientific and Technical Conference on Computer Sciences and Information Technologies (CSIT), 169–172. doi: http://doi.org/10.1109/stc-csit.2018.8526614
- Fiserova, D. (2006). Numerical Analyses of Buried Mine Explosions with Emphasis on Effect of Soil Properties on Loading. Cranfield. Available at: https://dspace.lib.cranfield.ac.uk/bitstream/handle/1826/1209/darina%20fiserova.pdf
- Banadaki, M. M. D. (2010). Stress-wave induced Fracture in Rock due to Explosive Action. Toronto. Available at: https://tspace.library.utoronto.ca/bitstream/1807/27567/1/DehghanBanadaki_Mahdi_201011_PhD_Thesis.pdf
- Vorobyov, V., Pomazan, M., Shlyk, S., Vorobyova, L. (2017). Simulation of dynamic fracture of the borehole bottom taking into consideration stress concentrator. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3 (1 (87)), 53–62. doi: http://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.101444
- Laine, L., Ranestad, O., Sandvik, A., Snekkevik, A. (2002). Numerical Simulation of Anti-Tank Mine Detonations. Shock Compression of Condensed Matter, 431–434. doi: http://doi.org/10.1063/1.1483570
- Aubram, D., Rackwitz, F., Wriggers, P., Savidis, S. A. (2015). An ALE method for penetration into sand utilizing optimization-based mesh motion. Computers and Geotechnics, 65, 241–249. doi: http://doi.org/10.1016/j.compgeo.2014.12.012
- Kurtoğlu, I. (2017). A Review of S-ALE Solver for Blast Simulations. 11th European LS-DYNA Conference. Available at: https://www.researchgate.net/profile/Ilker-Kurtoglu/publication/320727967_A_Review_of_S-ALE_Solver_for_Blast_Simulations/links/59f80a9aa6fdcc075ec7cbd9/A-Review-of-S-ALE-Solver-for-Blast-Simulations.pdf
- Dragobetskii, V., Shapoval, A., Mos’pan, D., Trotsko, O., Lotous, V. (2015). Excavator bucket teeth strengthening using a plastic explosive deformation. Metallurgical and Mining Industry, 4, 363–368.
- Zaidi, A. M. A., Koslan, F. S., Othman, Z., Manar, G. (2013). Appropriate Coupling Solvers for the Numerical Simulation of Rolled Homogeneous Armor Plate Response Subjected to Blast Loading. Advances in Mechanical Engineering, 5, 637564. doi: http://doi.org/10.1155/2013/637564
- Neuberger, A., Peles, S., Rittel, D. (2009). Springback of circular clamped armor steel plates subjected to spherical air-blast loading. International Journal of Impact Engineering, 36 (1), 53–60. doi: http://doi.org/10.1016/j.ijimpeng.2008.04.008
- Laine, L., Sandvik, A. (2001). Derivation of mechanical properties for sand. 4th Asia-Pacific Conference on Shock and Impact Loads on Structures Singapore, 361–368.
- Dragobetskii, V., Shapoval, A., Naumova, O., Shlyk S., Mospan, D., Sikulskiy, V. (2017). The Technology of Production of a Copper – Aluminum – Copper Composite to Produce Current Lead Buses of the High – Voltage Plants. IEEE International Conference on Modern Electrical and Energy Systems, 400–403. doi: http://doi.org/10.1109/mees.2017.8248944
- Dragobetskii, V., Zagirnyak, V., Shlyk, S., Shapoval, A., Naumova, O. (2019). Application of explosion treatment methods for production Items of powder materials. Przeglad Elektrotechniczny, 95 (5), 39–42.
- Dragobetskii, V., Zagirnyak, M., Naumova, O., Shlyk, S., Shapoval, A. (2018). Method of Determination of Technological Durabilityof Plastically Deformed Sheet Parts of Vehicles. International Journal of Engineering & Technology, 7 (4.3), 92–99. doi: http://doi.org/10.14419/ijet.v7i4.3.19558
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2021 Sergii Shlyk
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
