hydrophysicsФундаментальная и прикладная гидрофизикаFundamental and Applied Hydrophysics2073-66732782-5221St. Petersburg Research Center of the Russian Academy of Scienceshydrophysics-1068Research ArticleВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МОРСКИХ ОБЪЕКТОВ, ОКЕАНА И АТМОСФЕРЫINTERACTION OF MARINE OBJECTS*, OCEAN‏ AND ‏ATMOSPHEREРасчет высокоскоростного движения инерционной модели при входе в воду и ее взаимодействие с металлической преградойCalculations of High-Speed Movement of the Inertial Model Entering the Water, and Its Interaction with the Metal TargetАфанасьеваС. А.AfanasevaS. A.

г.Томск 

ichan@niipmm.tsu.ruБеловН. Н.BelovN. N.

г.Томск 

БураковВ. А.BurakovV. A.

г.Томск 

БуркинВ. В.BurkinV. V.

г.Томск 

ЗыковЕ. Н.ZykovE. N.

г.Томск 

ИщенкоА. Н.IshchenkoA.  N.

г.Томск 

РодионовА. А.RodionovA. A.СимоненкоВ. Г.SimonenkoV. G.

г.Томск 

ХабибуллинМ. В.KhabibullinM. V.

г.Томск 

ЮговН. Т.YugovN. T.

г.Томск 

Научно-исследовательский институт прикладной математики и механики Томского государственного университетаRussian FederationСанкт-Петербургский филиал Института океанологии им. П.П.Ширшова РАНRussian Federation201228112022534355Copyright © Афанасьева С.А., Белов Н.Н., Бураков В.А., Буркин В.В., Зыков Е.Н., Ищенко А.Н., Родионов А.А., Симоненко В.Г., Хабибуллин М.В., Югов Н.Т., 20222022Афанасьева С.А., Белов Н.Н., Бураков В.А., Буркин В.В., Зыков Е.Н., Ищенко А.Н., Родионов А.А., Симоненко В.Г., Хабибуллин М.В., Югов Н.Т.Afanaseva S.A., Belov N.N., Burakov V.A., Burkin V.V., Zykov E.N., Ishchenko A.N., Rodionov A.A., Simonenko V.G., Khabibullin M.V., Yugov N.T.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://hydrophysics.spbrc.ru/jour/article/view/1068

Рассматривается начальная стадия высокоскоростного проникания иглообразного металлического тела в воду и взаимодействие его с металлической преградой. Расчет проводится в рамках механики сплошной среды: для твердого тела предложена упругопластическая модель с учетом разрушения, для воды - гидродинамическая модель. В рассматриваемом диапазоне скоростей 1.0–2.5 км/с при входе тела в воду реализуется режим развитой кавитации, наблюдается пластическая деформация головной части ударника, а в отдельных случаях его разрушение, что приводит к повышению сопротивления движению. 

An initial stage of high-speed penetration of a needle-shaped metal body into the water and its interaction with the metal target are considered. The calculations are carried out in the frame of the continuum mechanics: for a solid body an elastic-plastic model, with allowance for destruction, is suggested, while for the water fluid mechanics equations are used.  Over the considered range of speeds of 1.0.2.5 km/s, when the body is entering the water, a mode of developed cavitation occurs; the plastic deformation of the head part of the striker, and in some cases, its destruction, are observed, which leads to increase of the penetration resistance.

экспериментальное моделированиематематическое моделированиевысокоскоростное взаимодействиеметаллводаexperimentalmathematical modelinghigh-speed interactionmetalwaterReferencesАфанасьева С.А., Чернышев С.А., Югов Н.Т. Численный анализ наклонного проникания упругопластического тела со звездообразным поперечным сечением // ДАН СССР. 1991. Т.316, № 3. С.534−538.Афанасьева С.А., Чернышев С.А., Югов Н.Т. Численный анализ наклонного проникания упругопластического тела со звездообразным поперечным сечением // ДАН СССР. 1991. Т.316, № 3. С.534−538.Афанасьева С.А., Трушков В.Г. Численное моделирование метеоритного удара по горной породе и воде // Изв. РАН. МТТ. 1997. № 4. С.77−85.Афанасьева С.А., Трушков В.Г. Численное моделирование метеоритного удара по горной породе и воде // Изв. РАН. МТТ. 1997. № 4. С.77−85.Седов Л.И. Механика сплошной среды. Т.1. М.: Наука, 1973. 536 с.Седов Л.И. Механика сплошной среды. Т.1. М.: Наука, 1973. 536 с.Белов Н.Н., Демидов В.Н., Хабибуллин М.В. и др. Компьютерное моделирование динамики высокоскоростного удара и сопутствующих физических явлений // Изв. вузов. Физика. 1992. № 8. С.5−48.Белов Н.Н., Демидов В.Н., Хабибуллин М.В. и др. Компьютерное моделирование динамики высокоскоростного удара и сопутствующих физических явлений // Изв. вузов. Физика. 1992. № 8. С.5−48.Баум Ф.А., Орленко Л.П., Станюкович К.П. и др. Физика взрыва. М.: Наука, 1975. 704 с.Баум Ф.А., Орленко Л.П., Станюкович К.П. и др. Физика взрыва. М.: Наука, 1975. 704 с.Ивлев Д.Д. Теория идеальной пластичности. М.: Наука, 1966. 232 с.Ивлев Д.Д. Теория идеальной пластичности. М.: Наука, 1966. 232 с.Новацкий В.К. Волновые задачи теории пластичности. М.: Мир, 1978. 312 с.Новацкий В.К. Волновые задачи теории пластичности. М.: Мир, 1978. 312 с.Поздеев А.А., Трусов П.В., Няшин Ю.И. Большие упругопластические деформации: теория, алгоритмы, приложения. М.: Наука, 1986. 232 с.Поздеев А.А., Трусов П.В., Няшин Ю.И. Большие упругопластические деформации: теория, алгоритмы, приложения. М.: Наука, 1986. 232 с.Коларов Д., Балтов А., Бончева Н. Механика пластических сред. М.: Мир, 1979. 304 с.Коларов Д., Балтов А., Бончева Н. Механика пластических сред. М.: Мир, 1979. 304 с.Майборода В.П., Кравчук А.С., Холин Н.Н. Скоростное деформирование конструкционных материалов. М.: Машиностроение, 1986. 264 с.Майборода В.П., Кравчук А.С., Холин Н.Н. Скоростное деформирование конструкционных материалов. М.: Машиностроение, 1986. 264 с.Ильюшин А.А. Пластичность. М.: Изд-во АН СССР, 1963. 272 с.Ильюшин А.А. Пластичность. М.: Изд-во АН СССР, 1963. 272 с.Седов Л.И. Механика сплошной среды. Т.2. М.: Наука, 1973. 584 с.Седов Л.И. Механика сплошной среды. Т.2. М.: Наука, 1973. 584 с.Грин А., Адкинс Дж. Большие упругие деформации и нелинейная механика сплошной среды. М.: Мир, 1965. 455 с.Грин А., Адкинс Дж. Большие упругие деформации и нелинейная механика сплошной среды. М.: Мир, 1965. 455 с.Григорян С.С. Об основных представлениях динамики грунтов // ПММ. 1960. Т.24. Вып.6. С.1057−1072.Григорян С.С. Об основных представлениях динамики грунтов // ПММ. 1960. Т.24. Вып.6. С.1057−1072.Бушман А.Б., Канель Г.И., Ни А.Л., Фортов В.Е. Теплофизика и динамика интенсивных импульсных воздействий. Черноголовка: ОИХФ АН СССР, 1988. 200 с.Бушман А.Б., Канель Г.И., Ни А.Л., Фортов В.Е. Теплофизика и динамика интенсивных импульсных воздействий. Черноголовка: ОИХФ АН СССР, 1988. 200 с.Канель Г.И., Разоренов С.В., Уткин А.В., Фортов В.Е. Ударно-волновые явления в конденсированных средах. М.: Янус-К, 1996. 408 с.Канель Г.И., Разоренов С.В., Уткин А.В., Фортов В.Е. Ударно-волновые явления в конденсированных средах. М.: Янус-К, 1996. 408 с.Ахмадеев Н.Х. Динамическое разрушение твердых тел в волнах напряжений. Уфа: БФАН СССР, 1988. 168 с.Ахмадеев Н.Х. Динамическое разрушение твердых тел в волнах напряжений. Уфа: БФАН СССР, 1988. 168 с.Глушак Б.Л., Новиков С.А., Рузанов А.И., Садырин А.И. Разрушение деформируемых сред при импульсных нагрузках. Н.Новгород: Изд-во ННГУ, 1992. 193 с.Глушак Б.Л., Новиков С.А., Рузанов А.И., Садырин А.И. Разрушение деформируемых сред при импульсных нагрузках. Н.Новгород: Изд-во ННГУ, 1992. 193 с.Ударные волны и явления высокоскоростной деформации металлов / Под ред. М.А.Мейерса, Л.Е.Мурр. М.: Металлургия, 1984. 512 с.Ударные волны и явления высокоскоростной деформации металлов / Под ред. М.А.Мейерса, Л.Е.Мурр. М.: Металлургия, 1984. 512 с.Курран Д.Р. Динамическое разрушение. Динамика удара. М.: Мир, 1985. С.257−293.Курран Д.Р. Динамическое разрушение. Динамика удара. М.: Мир, 1985. С.257−293.Никифоровский В.С., Шемякин Е.И. Динамическое разрушение твердых тел. Новосибирск: Наука, 1979. 272 с.Никифоровский В.С., Шемякин Е.И. Динамическое разрушение твердых тел. Новосибирск: Наука, 1979. 272 с.Качанов Л.М. Основы механики разрушений. М.: Наука, 1974. 312 с.Качанов Л.М. Основы механики разрушений. М.: Наука, 1974. 312 с.Курран Д.Р., Симэн Л., Шоки Д.А. Микроструктура и динамика разрушения. Ударные волны и явления высокоскоростной деформации металлов. М.: Металлургия, 1984. С.387−412.Курран Д.Р., Симэн Л., Шоки Д.А. Микроструктура и динамика разрушения. Ударные волны и явления высокоскоростной деформации металлов. М.: Металлургия, 1984. С.387−412.Екобери Т. Физика и механика разрушения и прочности твердых тел. М.: Металлургия, 1971. 264 с.Екобери Т. Физика и механика разрушения и прочности твердых тел. М.: Металлургия, 1971. 264 с.Кристенсен Р. Введение в механику композитов. М.: Мир, 1982. 334 с.Кристенсен Р. Введение в механику композитов. М.: Мир, 1982. 334 с.Шермегор Т.Д. Теория упругости микронеоднородных сред. М.: Наука, 1977. 400 с.Шермегор Т.Д. Теория упругости микронеоднородных сред. М.: Наука, 1977. 400 с.Черемской П.Г., Слезов В.В., Бетехтин В.И. Поры в твердом теле. М.: Энергоатомиздат, 1990. 376 с.Черемской П.Г., Слезов В.В., Бетехтин В.И. Поры в твердом теле. М.: Энергоатомиздат, 1990. 376 с.Johnson J.N. Dynamic fracture and spallation in ductile solids // J. Appl. Phys. 1981. V.52, N 4. P.2812−2825.Johnson J.N. Dynamic fracture and spallation in ductile solids // J. Appl. Phys. 1981. V.52, N 4. P.2812−2825.Herrmann W. Constitutive equation for the dynamic compaction of ductile porous materials // J. Appl. Phys. 1969. V.40, N 6.P.2490−2499.Herrmann W. Constitutive equation for the dynamic compaction of ductile porous materials // J. Appl. Phys. 1969. V.40, N 6.P.2490−2499.Глушак Б.Л., Куропатенко В.Ф., Новиков С.А. Исследование прочности материалов при динамических нагрузках. Новосибирск: Наука, 1992. 295 с.Глушак Б.Л., Куропатенко В.Ф., Новиков С.А. Исследование прочности материалов при динамических нагрузках. Новосибирск: Наука, 1992. 295 с.Жуков А.В. Константы и свойства уравнений состояния с линейной p-ρ-ε связью // Механика деформируемого твердого тела: сб. статей. Томск, 1990. С.43−46.Жуков А.В. Константы и свойства уравнений состояния с линейной p-ρ-ε связью // Механика деформируемого твердого тела: сб. статей. Томск, 1990. С.43−46.Carroll M.M., Holt A.C. Static and dynamic pore-collapse relations for ductile porous materials // J. Appl. Phys. 1972. V.43, N 4. P.1626−1635.Carroll M.M., Holt A.C. Static and dynamic pore-collapse relations for ductile porous materials // J. Appl. Phys. 1972. V.43, N 4. P.1626−1635.Белов Н.Н., Корнеев А.И., Николаев А.П. Численный анализ разрушения в плитах при действии импульсных нагрузок // ПМТФ. 1985. № 3. С.132−136.Белов Н.Н., Корнеев А.И., Николаев А.П. Численный анализ разрушения в плитах при действии импульсных нагрузок // ПМТФ. 1985. № 3. С.132−136.Уилкинс М.Л. Расчет упругопластических течений // Вычислительные методы в гидродинамике. М.: Мир, 1967. С.212–263.Уилкинс М.Л. Расчет упругопластических течений // Вычислительные методы в гидродинамике. М.: Мир, 1967. С.212–263.Майнчен Д., Сак С. Метод расчета «Тензор» // Вычислительные методы в гидродинамике. М.: Мир, 1967. С.185−211.Майнчен Д., Сак С. Метод расчета «Тензор» // Вычислительные методы в гидродинамике. М.: Мир, 1967. С.185−211.Хабибуллин М.В. Численное моделирование взаимодействия высокоскоростного ударника с системой пространственно разнесенных мишеней // ВАНТ. Сер. Математическое моделирование физических процессов. 1997. Вып.3. С.18−24.Хабибуллин М.В. Численное моделирование взаимодействия высокоскоростного ударника с системой пространственно разнесенных мишеней // ВАНТ. Сер. Математическое моделирование физических процессов. 1997. Вып.3. С.18−24.Савченко Ю.Н., Зверховский А.Н. Методика проведения экспериментов по высокоскоростному движению инерционных моделей в воде в режиме суперкавитации // Прикл. гидромех. 2009. Т.11, № 4. С.69−75.Савченко Ю.Н., Зверховский А.Н. Методика проведения экспериментов по высокоскоростному движению инерционных моделей в воде в режиме суперкавитации // Прикл. гидромех. 2009. Т.11, № 4. С.69−75.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.