About mathematical simulation of processes for high-speed loading of materials on Department of Physical Mechanics of St. Petersburg State University
DOI:
https://doi.org/10.21638/spbu01.2020.411Abstract
The researches of shock-wave processes in the constructional materials are actual, but carrying out of natural experiments is extremely inconvenient and expensive, and sometimes it is even impossible to replicate. Therefore basically all researches of these problems are reduced to various cases of simulation of processes for high-speed loading of materials in the laboratory circumstances. In the paper we consider following directions of mathematical simulation of processes for high-speed loading of materials that were made on department of physical mechanics of St. Petersburg State University: the simulation of shock-loaded media by using of dynamics of dislocations; the simulation of high-speed loading of media with the account of the relaxation phenomena in a near-surface region; the simulation of propagation of the short elastoplastic impulse in medium under the condition of influence of a weak magnetic field; the generation of mathematical models of deformation and destruction of thin metal rings by a magnetic-pulse method; the simulation of crack propagation during the short-term pulse loading.Keywords:
mathematical simulation, high-speed loading, dynamics of dislocations, elastoplastic impulse, magnetic-pulse method, relaxation phenomena, crack propagation
Downloads
Download data is not yet available.
References
Литература
1. Хантулева Т. А. Нелокальная теория неравновесных процессов переноса. СПб.: Изд-во С.-Петерб. ун-та, 2013.
2. Мещеряков Ю. И., Морозов В. А. Об использовании дислокационноймодели для описания ударно-нагружаемых жесткопластических сред с упрочнением // Журнал прикладной механики и техническойфизики. 1978. Вып. 3. С. 121–129.
3. Белоцерковский О. М. Численное моделирование в механике сплошных сред. М., 1984.
4. Белоцерковский О. М., Давыдов Ю. М. Метод крупных частиц в газовойдинамике. Вычислительныйэксперимент. М., 1982.
5. Мещеряков Ю. И., Морозов В. А. О структуре волн сжатия в упругопластических средах // Сб.: Физическая механика. Вып. 3. Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1978. С. 109–132.
6. Морозов В. А., Байзаков О. Д., Макаревич И. П., Судьенков Ю. В. Осцилляция пластического течения в металлах за фронтом упругого предвестника. В кн.: Проблемы динамических процессов в гетерогенных средах: Всесоюзн. межвуз. сб. научн. тр. / Калинин. политехн. ин-т. Калинин: Изд-во КГУ, 1987. С. 127–132.
7. Мещеряков Ю. И., Морозов В. А. Исследование начальнойстадии динамическойпластичности в алюминии А-995 // СО АН СССР, ВЦ, Численные методы механики сплошной среды, 1980. Т. 11, №3. С. 109–119.
8. Мещеряков Ю. И., Морозов В. А. О начальнойстадии динамическойпластичности // Вестн. Ленингр. ун-та. Сер. 1. Математика. Механика. Астрономия. 1980. №13. Вып. 3. С. 77–82.
9. Мещеряков Ю. И., Савенков Г. Г. Осцилляции фронта пластическойволны в условиях высокоскоростного нагружения // ПМТФ, 2001. Т. 42, №6. С. 117–123.
10. Судьенков Ю. В. Релаксация упругих постоянных алюминия вблизи поверхности ударного нагружения // Письма в ЖТФ. 1983. Т. 9. Вып. 23. С. 1418–1422.
11. Морозов В. А., Семенюк О. В. Решение интегро-дифференциального уравнения для слабонеравновеснойрелаксирующейсреды // Третьи Поляховские чтения: Тезисы докладов Международнойнаучнойконференции по механике, С.-Петербург, 4–6 февраля 2003 г. СПб.: Изд-во НИИХ С.-Петерб. ун-та, 2003. С. 205–206.
12. Морозов В. А., Семенюк О. В. Моделирование движения слабонеравновеснойрелаксирующейсреды при кратковременном импульсном нагружении // Сб.: Физическая механика. Вып. 8. Модели неоднородных сред. СПб.: Изд-во С.-Петерб. ун-та, 2004. С. 183–195.
13. Мандельштам Л. И., Леонтович М. А. К теории поглощения звука в жидкостях // ЖЭТФ. 1937. Т. 7. Вып. 3. С. 438–449.
14. Морозов В. А., Байзаков О. Д., Судьенков Ю. В. Модель затухания упругойволны с учетом релаксационных явленийв приповерхностнойзоне ударного нагружения // Сб.: Газодинамика и теплообмен. Вып. 9. Динамика однородных и неоднородных сред. Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1987. С. 187–191.
15. Johnson J. N., Jones O. E., Michaels T. E. Dislocation dynamics and singlecrystall constitutive relation // J. Appl. Phys. 1970. Vol. 41. P. 2330–2339.
16. Murri W. J., Anderson G. D. Hugoniot elastic’ limit of aingles-crystal sodiumchloride // J. Appl. Phys. 1970. Vol. 41. P. 3521–3525.
17. Морозов В. А., Богатко В. И. Формирование упругопластическойволны в приповерхностной области при кратковременном нагружении // ДАН. 2008. Т. 421, №6. С. 765–768.
18. Христианович С. А., Михлин С. Г. и др. Некоторые новые вопросы механики сплошной среды. М.; Л.: АН СССР, 1938.
19. Кац В. М., Морозов В. А. Моделирование распространения короткого упругопластического импульса в кристаллах NaCl в условиях воздействия слабого импульсного магнитного поля // Вестн. С.-Петерб. ун-та. Сер. 1. 2011. Вып. 1. Математика. Механика. Астрономия. С. 115–121.
20. Gunko Y. F., Zaychenko O. K., Lukin A. A., Morozov V. A., Gunko N. A. Deformation and fracture of thin ring samples of copper and aluminium by magnetic pulse method // 2015 International Conference on Mechanics — Seventh Polyakhov’s Reading; St. Petersburg; 2–6 February 2015. Art. no. 7106734.
21. Зайченко О. К., Морозов В. А. Построение модели расчета напряжения при динамическом деформировании металлических колец магнитно-импульсным методом // Актуальные проблемы прикладнойматематики и механики: Сборник трудов Международнойнаучнойконференции, Воронеж, 17–19 декабря 2018 г. Воронеж: Изд-во «Научно-исследовательские публикации», 2019. С. 1130–1135.
22. Petrov Yu. V. Incubation time criterion and the pulsed strength of continua: fracture, cavitation and electrical breakdown // Doklady Physics. 2004. Vol. 49, N 4. P. 246–249.
23. Морозов В. А., Петров Ю. В., Сухов В. Д. Экспериментальная оценка структурно-временных характеристик разрушения материала на основе магнитно-импульсного нагружения кольцевых образцов // Журнал техническойфизики, 2019. Т. 89. Вып. 5. С. 692–696.
24. Морозов В. А. Движение трещины при кратковременных импульсных нагружениях // Вестн. С.-Петерб. ун-та. Сер. 1. Математика. Механика. Астрономия. 2010. Вып. 1. С. 105–111.
25. Морозов В. А., Савенков Г. Г. Предельная скорость распространения трещин в динамически разрушаемых материалах // Прикладная механика и техническая физика. 2013. Т. 54, №1. С. 163–169.
References
1. Khantuleva T. A., Nonlocal theory of nonequilibrium transport process (St. Petersburg University Press, St. Petersburg, 2013). (In Russian)
2. Meshcheryakov Yu. I., Morozov V. A., “Use of a dislocation model for description of shock-loaded rigidly plastic media with hardening”, Journal of Applied Mechanics and Technical Physics 19 (3), 380–386 (1978). https://doi.org/10.1007/BF00850825
3. Belotserkovsky O. M., Numerical simulation in mechanics of continua (Moscow, 1994). (In Russian)
4. Belotserkovsky O. M., Davydov Yu. M., Method of large particles in gas dynamics. Computing experiment (Moscow, 1982). (In Russian)
5. Meshcheryakov Yu. I., Morozov V. A., “On the structure of the pressure waves in visco-plastic media”, in Fizicheskaya Mekhanika, iss. 3, 168–180 (Leningrad University Press, Leningrad, 1978). (In Russian)
6. Morozov V. A., Bayzakov O. D., Makarevich I. P., Sud’enkov Yu. V., “Plastic flow oscillation in metals behind front of an elastic harbinger”, in Problems of dynamic processes in heterogenous mediums. All-Union interuniversity collection of scientific transactions, 127–132 (Kalinin Polytechnical Institute Press, Kalinin, 1987). (In Russian)
7. Meshcheryakov Yu. I., Morozov V. A., “Investigation of the initial stage of dynamic yielding in aluminium A-995”, The Siberian branch of Academy of Sciences of the USSR, Computing center, Numerical methods of mechanics of a continuous medium 11 (3), 109–119 (1980). (In Russian)
8. Meshcheryakov Yu. I., Morozov V. A., “About an initial stage of dynamic plasticity”, Vestnik of St. Petersburg University. Series 1. Mathematics. Mechanics. Astronomy (13), iss. 3, 77–82 (1980). (In Russian)
9. Meshcheryakov Yu. I., Savenkov G. G., “Oscillations of the plastic wave front under high-rate loading”, Journal of Applied Mechanics and Technical Physics 42 (6), 1023–1028 (2001).
10. Sud’enkov Yu. V., “Relaxation of elastic constants of aluminium near to a surface of shock loading”, Applied Physics Letters 9 (23), 1418–1422 (1983). (In Russian)
11. Morozov V. A., Semenyuk O. V., “Solution to an integro-differential equation for a slightly nonequilibrium relaxing medium”, The Third Polyakhov’s Reading. Theses of reports of the International scientific conference on mechanics, St. Petersburg, February 4–6, 2003, 205–206 (St. Petersburg, Publishing office of Chemistry institute of St. Petersburg State University, 2003).
12. Morozov V. A., Semenyuk O. V., “Simulation of a motion of faint non-equilibrium relaxation’s media at short-term pulse loading”, in Fizicheskaya Mekhanika, iss. 8, 183–195 (St. Petersburg University Press, St. Petersburg, 2004). (In Russian)
13. Mandel’shtam L. I., Leontovich M. A., “To the theory of absorption of a sound in fluids”, Journal of Experimental and Theoretical Physics 7 (3), 438–449 (1937). (In Russian)
14. Morozov V. A., Bayzakov O. D., Sud’enkov Yu. V., “Model of decay of an elastic wave taking into account the relaxation phenomena in near surface region of shock loading”, The dynamics of homogeneous and non-homogeneous media. Gas dynamics and heat transfer, iss. 9, 187–191 (Leningrad University Press, Leningrad, 1987). (In Russian)
15. Johnson J. N., Jones O. E., Michaels T. E., “Dislocation dynamics and singlecrystall constitutive relation”, J. Appl. Phys. 41, 2330–2339 (1970).
16. Murri W. J., Anderson G. D., “Hugoniot elastic’ limit of aingles-crystal sodiumchloride”, J. Appl. Phys. 41, 3521–3525 (1970).
17. Morozov V. A., Bogatko V. I., “Elastoplastic wave formation in near-surface region under shortterm loading”, Doklagy Physics 53 (8), 462–465 (2008).
18. Christianovich S., Michlin S., Davison B., Some new issues of continuum mechanics (Moscow, Leningrad, 1938). (In Russian)
19. Kats V. M., Morozov V. A., “Modeling of short elastoplastic pulses propagating in nacl crystals under a weak pulsed magnetic field”, Vestnik of St. Petersburg University. Series 1. Mathematics. Mechanics. Astronomy, iss. 1, 115–121 (2011). (In Russian)
20. Gunko Y. F., Zaychenko O. K., Lukin A. A., Morozov V. A., Gunko N. A., “Deformation and fracture of thin ring samples of copper and aluminium by magnetic pulse method”, 2015 International Conference on Mechanics — Seventh Polyakhov’s Reading, St. Petersburg, February 2–6, 2015, art. no. 7106734 (2015).
21. Zaychenko O. K., Morozov V. A., “Construction of a model for calculation of strain at dynamic deforming of metal rings by a magnetic-pulse method”, Actual problems of applied mathematics and mechanics. Collection of transactions of the International scientific conference, Voronezh, December 17–19, 2018, 1130–1135 (Publishing house “Scientific research publications”, Voronezh, 2019). (In Russian)
22. Petrov Yu. V., “Incubation time criterion and the pulsed strength of continua: fracture, cavitation and electrical breakdown”, Doklady Physics 49 (4), 246–249 (2004).
23. Morozov V. A., Petrov Y. V., Sukhov V. D., “Experimental evaluation of structural and temporal characteristics of material fracture based on magnetic pulse loading of ring samples”, Technical Physics. The Russian Journal of Applied Physics 64 (5), 642–646 (2019). https://doi.org/10.1134/S1063784219050165
24. Morozov V. A., “Fracture motion at short-term pulse loading”, Vestnik of St. Petersburg University. Series 1. Mathematics. Mechanics. Astronomy, iss. 1, 105–111 (2010). (In Russian)
25. Morozov V. A., Savenkov G. G., “Limiting velocity of crack propagation in dynamically fractured materials”, Journal of Applied Mechanics and Technical Physics 54 (1), 142–147 (2013). https://doi.org/10.1134/S0021894413010173
Downloads
Published
2020-12-27
How to Cite
Morozov, V. A., Bogatko, V. I., & Yakovlev, A. B. (2020). About mathematical simulation of processes for high-speed loading of materials on Department of Physical Mechanics of St. Petersburg State University. Vestnik of Saint Petersburg University. Mathematics. Mechanics. Astronomy, 7(4), 699–713. https://doi.org/10.21638/spbu01.2020.411
Issue
Section
Mechanics
License
Articles of "Vestnik of Saint Petersburg University. Mathematics. Mechanics. Astronomy" are open access distributed under the terms of the License Agreement with Saint Petersburg State University, which permits to the authors unrestricted distribution and self-archiving free of charge.
