DOI: https://doi.org/10.22281/2413-9920-2023-09-02-127-133

УДК 621.7

Двойников Д.А., Залазинский А.Г., Нестеренко А.В., Швейкин В.П.
Исследование действия ударных нагрузок на запреградное усилие комбинированной преграды
Развитие материаловедения связано с разработкой и исследованиями композиционных материалов волокнистого и слоистого строения, которые находят широкое применение в современном машиностроении. Среди широкого спектра вопросов, связанных с исследованиями слоистых композитов, можно выделить прикладные задачи в области динамического взаимодействия объектов. Анализ методов повышения сопротивления пробиванию преграды приводит к заключению необходимости выполнения ряда конкурирующих друг с другом требований: масса, толщина преграды и остаточная энергия динамически взаимодействующих объектов в случае разрушения преграды должны быть минимальными, ее живучесть максимальной. Целью исследования является изучение действия силовых нагрузок на запреградное усилие в конструктивных элементах изделий, снабжённых комбинированными преградами. Для этого предложена модель комбинированной преграды, содержащая отражающий слой, прослойку из пористого лёгкого металла для поглощения энергии и слой, задерживающий продукты удара. Реализовано численное моделирование динамического нагружения преграды и дана аналитическая оценка прогнозирования ее разрушения по типу «выбивания пробки» при силовом нагружении высокоскоростным жёстким ударником, также выполнен эксперимент по квазистатическому внедрению индентора в преграду с пористым слоем. Совместное применение имитационного и физического моделирования конструктивных элементов позволяет прогнозировать живучесть и надёжность конструкций на стадии проектирования изделий машиностроения, при этом существенно сокращаются трудозатраты и стоимость необходимых для выполнения требуемых работ.
Ключевые слова: комбинированная преграда, силовое нагружение, высокоскоростной удар, запреградное усилие.

Dvoynikov D.A., Zalazinsky A.G., Nesterenko A.V., Shveikin V.P.
Studies of the effect of shock loads on the barrier force of a combined barrier
The development of materials science is associated with the development and research of composite materials of fibrous and layered structures, which are widely used in modern mechanical engineering. Among the wide range of issues related to the research of layered composites, applied problems in the field of dynamic interaction of objects can be distinguished. The analysis of methods for increasing the barrier penetration resistance leads to the need to fulfill a number of competing requirements: the mass, thickness of the barrier and the residual energy of dynamically interacting objects in the event of destruction of the barrier should be minimal, its survivability maximum. The purpose of the study is to study the effect of force loads on the barrier force in the structural elements of products equipped with combined barriers. For this purpose, a model of a combined barrier is proposed, containing a reflective layer, a layer of porous light metal to absorb energy, and a layer that delays impact products. Numerical modeling of the dynamic loading of an obstacle has been implemented and an analytical assessment of the prediction of its destruction by the type of «knocking out a plug» under force loading by a high-speed rigid impactor has been performed, as well as an experiment on the quasi-static insertion of an indenter into an obstacle with a porous layer. The combined use of simula-tion and physical modeling of structural elements makes it possible to predict the survivability and reliability of structures at the design stage of mechanical engineering products, while significantly reducing labor costs and the cost of performing the required work.
Key words: combined obstacle, force loading, high-speed impact, barrier force.

Скачать статью (файл pdf) — Download (pdf)

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-ShareAlike» («Атрибуция — На тех же условиях») 4.0 Всемирная.