Моделирование упрощенной схемы испытаний узлов автобронетанковой техники при боковом подрыве

Полный текст

При проведении натурных испытаний автобронетанковой техники на подрыв особую сложность вызывает исследование стойкости конструкции при боковом подрыве заряда большой мощности. Отработка конструкции на полномасштабном макете является достаточно дорогостоящим мероприятием, так как обычно после испытаний макет претерпевает существенные деформации и не годится для повторных исследований (рисунок 1). Рисунок 1. Автомобиль после бокового подрыва Создание специальных стендов, например, для оценки стойкости бронированных дверей при боковом подрыве (рисунок 2) является также дорогостоящей задачей и часто ориентировано на конкретное изделие либо узел. Рисунок 2. Стенд для испытаний двери на подрыв В связи с вышесказанным возникает необходимость проведения исследовательских испытаний защитных структур при действии эквивалентных по разрушающим способностям зарядов, но с использованием вертикальной схемы нагружения. Основная идея указанных испытаний представлена на рисунке 3. Рисунок 3. а) подрыв сбоку; б) эквивалентный подрыв сверху. При использовании указанной схемы появляется возможность использовать заряды меньшей мощности, но эквивалентные по импульсу динамическому воздействию. Кроме того, отпадает необходимость в создании сложных стендов, обеспечивающих крепления деталей при боковом подрыве. Для обоснования правомерности использования предложенной схемы испытаний вначале использовалась формула (1) пересчета импульса для схемы указанной на рисунке 3а [1]. Рассматривалась шарнирно-опертая по контуру пластина размерами 0,01х1х1 м из материала АМГ6 (σт=155 МПа, σв=315 МПа, δ=15%). Заряд мощностью q1=20 кг расположен на земле на расстоянии R1=4 м от пластины. Нагрузка в виде давления распределена по пластине неравномерно. Удельный импульс избыточного давления: (1) где: q - мощность заряда в кг; R - расстояние от пластины до заряда в м. Время действия нагрузки: . (2) Давление: . (3) Зная значение удельного импульса при подрыве заряда мощностью 20 кг на расстоянии 4 м, можно по формуле (5) найти расстояние R2 от центра пластины до заряда для упрощенной схемы подрыва (рисунок 3б). В этом расчетном случае также рассматривалась шарнирно-опертая по контуру пластина размерами 0,01х1х1 м из материала АМГ6 (σт=155 МПа, σв=315 МПа, δ=15%). Заряд мощностью q2=2 кг расположен по центру над пластиной на расстоянии R2. Нагрузка в виде давления распределена по пластине неравномерно в соответствии с формулой (4). Удельный импульс избыточного давления: . (4) Отсюда: . (5) Время действия нагрузки: . (6) Давление: . (7) В расчетах определялись максимальные перемещения, напряжения, деформации и скорости для двух видов нагружения: реального и моделирующего его упрощенного варианта. Результаты расчетов представлены в таблице 1. Таблица 1 Результаты расчетов С целью уточнения эквивалентного заряда были проведены дополнительные расчеты пластины для схемы подрыва изображенной на рисунке 3б. На рисунках 4 и 5 представлены результаты расчетов пластины при подрыве сбоку (20 кг, 4 м) и подрыве сверху (1,5 кг, 0,54 м). Рисунок 4. Графики пластических деформаций. Максимальное значение для случая подрыва сбоку 2,7%, для подрыва сверху - 2,6% Рисунок 5. Графики прогибов. Максимальное значение: для случая подрыва сбоку 4,95 см, для подрыва сверху - 4,98 см На рисунке 6 показан характер деформаций для обоих расчетных случаев. Рисунок 6. Прогиб пластин для двух видов нагружения Выводы На основании уточненных расчетов можно утверждать, что, например, боковой подрыв пластины размерами 0,01х1х1 м зарядом мощностью 20 кг на расстоянии 4 м можно заменить испытанием горизонтально расположенного защитного элемента с расположением заряда мощностью 1,5 кг над пластиной на расстоянии 0,54 м. Указанная методика позволяет существенно упростить испытания на боковой подрыв, особенно при больших мощностях заряда.

Об авторах

Н. А Кулаков

Университет машиностроения

Email: kulakov@mami.ru
к.ф.-м.н. доц.; 8 (495) 223-05-23 доб. 1507

А. С Скакбаева

Университет машиностроения

8 (495) 223-05-23 доб. 1507

Список литературы

Дополнительные файлы