4 / 15
О высокоскоростном проникании стержней из пористого материала
ISSN 1812-3368. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки. 2016. № 5
21
стержней приведена на рис. 1 (
L
— глубина проникания;
0
l
— начальная длина
стержня). Степень разуплотнения
(по отношению к монолитному) характе-
ризует пористость материала стержня:
00 0
,
p p
где
00
p
—
начальная
плотность пористого материала;
0
p
— нормальная плотность монолита. Длина
ударников 10 диаметров, скорость взаимодействия
0
v
4 км/с.
Согласно сравнению результатов численного моделирования с прогнозом,
сделанным на основе гидродинамической теории проникания в приближении
модели несжимаемой жидкости (см. рис. 1), глубина проникания пори-
стых стержней
( 1)
превышает рассчитываемое по формуле Лаврентьева
значение [4]
00
0
0
0
0
,
p
p
b
b
L
l
(1)
где
0
b
— плотность материала преграды. С увеличением степени разуплотне-
ния (уменьшением параметра
) относительное превышение глубины прони-
кания пористого стержня по сравнению с имеющим те же плотность и размеры
монолитным стержнем (для которого хорошо применима формула Лаврентье-
ва) возрастает.
Формы каверн в стальной преграде при проника-
нии монолитного алюминиевого и пористого медного
(
= 0,303) стержней равной плотности и размеров
приведены на рис. 2. Каверна, образованная пористым
стержнем, существенно (≈ 35 %) больше по глубине,
но имеет меньший поперечный размер. Объем каверн
приблизительно одинаков. Зависимости, подобные
зависимостям, приведенным на рис. 1, были получены
при моделировании проникания пористых стержней
и из других материалов. Таким образом, результаты
численного моделирования свидетельствуют об изме-
нении механизма проникания пористых стержней,
приводящем к заметным отклонениям глубины их
проникания от значения, определяемого по (1). Ана-
лиз картины взаимодействия, фиксируемой в числен-
ных расчетах, позволяет предположить, что эти от-
клонения связаны с формированием в пористом
стержне в процессе проникания вблизи поверхности
контакта с преградой присоединенной ударной волны
(УВ) (факт формирования присоединенной УВ в пористом ударнике отмечен и в
работе [16]).
Формирование присоединенной УВ в пористом стержне обусловлено низ-
кой скоростью звука в пористом материале (скорости распространения возму-
щений, связанных с изменением плотности пористого материала вследствие
Рис. 2.
Формы каверн в
стальной преграде при про-
никании монолитного алю-
миниевого (
а
) и пористого
медного (
б
) стержней равной
плотности и размеров (ско-
рость взаимодействия 4 км/с)