Расчет напряжений, инициированных электрическим взрывом проводников в составном толстостенном цилиндре

Авторы

  • Виктор Михайлович Кац Санкт-Петербургский государственный университет, Российская Федерация, 199034, Санкт-Петербург, Университетская наб., 7–9
  • Виктор Александрович Морозов Санкт-Петербургский государственный университет, Российская Федерация, 199034, Санкт-Петербург, Университетская наб., 7–9
  • Ярослав Александрович Севастьянов Санкт-Петербургский государственный университет, Российская Федерация, 199034, Санкт-Петербург, Университетская наб., 7–9

DOI:

https://doi.org/10.21638/spbu01.2022.210

Аннотация

В работе представлен анализ динамического нагружения материала, осуществляемого методом электрического взрыва проводников (ЭВП). В качестве экспериментального образца был выбран составной цилиндр, представляющий собой толстостенный цилиндр из полиметилметакрилата с осевым отверстием, запрессованный в алюминиевую оболочку. Нагружение образца осуществляется посредством подачи электрического напряжения на проводник в виде медной проволоки, помещенной вовнутрь осевого отверстия образца. Получено уравнение состояния при электрическом взрыве проводника; построены экспериментальные и расчетные графики зависимости давления в воздушном канале от коэффициента расширения продуктов ЭВП. Построена теоретическая модель, описывающая изменение возникающихв процессе нагружения радиальных напряжений с учетом граничныхи начальныху словий. Дано обоснование точности построенной модели посредством сравнения полученныхр езультатов с экспериментальными данными. Проведена оценка окружного напряжения, при котором происходит непосредственно разрыв алюминиевой оболочки.

Ключевые слова:

динамическое нагружение, радиальные напряжения, толстостенный цилиндр, электрический взрыв проводников

Скачивания

Данные скачивания пока недоступны.
 

Библиографические ссылки

Литература

1. Imber J., Rahmaan T., Worswick M. Interrupted pulse electromagnetic expanding ring test for sheet metal. 11th International Conference on the Mechanical and Physical Behavior of Materials under Dynamic Loading 94, 242–248 (2015). https://doi.org/10.1051/epjconf/20159401048

2. Morozov V.A., Lukin A.A., Atroshenko S.A., Gribanov D.A., Petrov Yu.V. Deformation and fracture of metal ring samples under the explosion of conductors. 21st European Conference on Fracture 2, 1002–1006 (2016). https://doi.org/10.1016/j.prostr.2016.06.128

3. Атрошенко С.А., Морозов В.А., Кац В.М. Разрушение пластиков при электрическом взрыве проводников. В: Физико-химические аспекты предельных состояний и структурных превращений в сплошных средах, материалах и технических системах. Вып. 2, 58–65 (2018). https://doi.org/10.25960/7325-1134-5.58

4. Булгаков А.В., Булгакова Н.М., Бураков И.М., Быков Н.Ю., Волков А.Н., Гаррисон Б.Дж., Гурье К., Жигилей Л. В., Иванов Д.С., Итина Т. Е., Кускова Н.И., Кьеллберг М., Кэмпбелл Е.Е.Б., Левашов П. Р., Левегль Э., Лин Ж., Лукьянов Г.А., Марин В., Озеров И., Перекос А. Е., Поварницын М.Е., Рудь А.Д., Седой В. С., Хансен К., Хеден М., Хищенко К. В. Синтез наноразмерных материалов при воздействии мощных потоков энергии на вещество. Новосибирск, Институт теплофизики СО РАН (2009).

5. Исакович М.А. Общая акустика. Москва, Наука (1973).

6. Vullo V. Circular Cylinders and Pressure Vessels. Vol. 3. Cham, Switzerland, Springer (2014).

7. Тишин П.В. Исследование распространения упругопластической границы в трубе из идеального упругопластического материала под действием динамических нагрузок различного вида. Фундаментальная и прикладная математика 21 (3), 201–216 (2016). https://doi.org/10.1007/s10958-019-04172-6

8. Bagheri S.M., Zamani Ja., Ghezelayagh M.H. Dynamic expansion modeling of a thick-walled cylinder under internal high strain rate loading. Mechanics of advanced materials and structures 24 (1), 36–44 (2015). https://doi.org/10.1080/15376494.2015.1095374

9. Канель Г.И., Разоренов С.В., Уткин А. В., Фортов В. Е. Экспериментальные профили ударных волн в конденсированных веществах. Москва, Физматлит (2008).

References

1. Imber J., Rahmaan T., Worswick M. Interrupted pulse electromagnetic expanding ring test for sheet metal. 11th International Conference on the Mechanical and Physical Behavior of Materials under Dynamic Loading 94, 242–248 (2015). https://doi.org/10.1051/epjconf/20159401048

2. Morozov V.A., Lukin A.A., Atroshenko S.A., Gribanov D.A., Petrov Yu.V. Deformation and fracture of metal ring samples under the explosion of conductors. 21st European Conference on Fracture 2, 1002–1006 (2016). https://doi.org/10.1016/j.prostr.2016.06.128

3. Atroshenko S.A., Morozov V.A., Kats V.M. Destruction of plastics by electrical explosion of conductors. In: Physicochemical aspects of limiting states and structural transformations in continuous media, materials and technical systems. Iss. 2, 58–65 (2018). https://doi.org/10.25960/7325-1134-5.58 (In Russian)

4. Bulgakov A.V., Bulgakova N.M., Burakov I.M., Bykov N.Yu., Volkov A.N., Garrison B. J., Gouriet K., Zhigilei L.V., Ivanov D. S., Itina T.E., Kuskova N. I., Kjellberg M., Campbell E. E.B., Levashov P.R., Leveugle E., Lin Zh., Lukianov G.A., Marine W., Ozerov I., Perekos A.E., Povarnitsyn M.E., Rud A.D., Sedoi V. S., Hansen K., Heden M., Khishchenko K.V. Nanosized material synthesis by action of highpower energy fluxes on matter. Novosibirsk, Institute of Thermophysics, SB RAS Publ. (2009). (In Russian)

5. Isakovich M.A. General acoustics. Moscow, Nauka Publ. (1973). (In Russian)

6. Vullo V. Circular Cylinders and Pressure Vessels. Vol. 3. Cham, Switzerland, Springer (2014).

7. Tishin P.V. A Study of Elastic-Plastic Boundary Propagation in a Tube of Elastic-Perfectly Plastic Material Under Dynamic Loadings of Different Types Fundamentalynaya i Prikladnaya Matematika 21 (3), 201–216 (2016). https://doi.org/10.1007/s10958-019-04172-6 (In Russian) [Eng. transl.: Journal of Mathematical Sciences 237, 473–484 (2019). https://doi.org/10.3103/S1063454119010126].

8. Bagheri S.M., Zamani Ja., Ghezelayagh M.H. Dynamic expansion modeling of a thick-walled cylinder under internal high strain rate loading. Mechanics of advanced materials and structures 24 (1), 36–44 (2015). https://doi.org/10.1080/15376494.2015.1095374

9. Kanel G. I., Razorenov S.V., Utkin A.V., Fortov V.E. Experimental profiles of shock waves in condensed matter. Moscow, Fizmatlit Publ. (2008). (In Russian)

Загрузки

Опубликован

06.07.2022

Как цитировать

Кац, В. М., Морозов, В. А., & Севастьянов, Я. А. (2022). Расчет напряжений, инициированных электрическим взрывом проводников в составном толстостенном цилиндре. Вестник Санкт-Петербургского университета. Математика. Механика. Астрономия, 9(2), 294–304. https://doi.org/10.21638/spbu01.2022.210

Выпуск

Том 9 № 2 (2022)

Раздел

Механика

Лицензия

Статьи журнала «Вестник Санкт-Петербургского университета. Математика. Механика. Астрономия» находятся в открытом доступе и распространяются в соответствии с условиями Лицензионного Договора с Санкт-Петербургским государственным университетом, который бесплатно предоставляет авторам неограниченное распространение и самостоятельное архивирование.