Герасимов А.В.   Пашков С.В.   Христенко Ю.Ф.   Черепанов Р.О.  

Численное моделирование сеточным и бессеточным методами удара группы частиц по стеклу

Докладчик: Герасимов А.В.

Сохранение целостности элементов космических аппаратов из стекла представляет собой важную практическую задачу. Исследование процессов  деформирования и разрушения стекла при взаимодействии с потоками техногенных и естественных осколков необходимо как с точки зрения сохранения целостности космических аппаратов при ударе достаточно крупными осколками, так и с целью уменьшения эрозии элементов конструкций при действии потоков ультрамелких частиц. В работе приведены основные  уравнения, описывающие  пространственное адиабатное движение прочной сжимаемой среды, являющиеся дифференциальными следствиями фундаментальных законов сохранения массы, импульса и энергии. Процесс разрушения стекла рассматривался, как процесс разрушения хрупкого материала, без участка пластического деформирования, характерного для деформирования металлов. Для расчета упругопластического течения металлического ударника и упругого поведения стеклянного образца использовались: сеточная методика, реализованная на тетраэдрических ячейках и базирующаяся на совместном использовании метода Уилкинса для расчета внутренних точек тела и метода Джонсона для расчета контактных взаимодействий, при этом разбиение трехмерной области на тетраэдры происходит последовательно с помощью подпрограмм автоматического построения сетки; бессеточная методика, базирующаяся на SPH методе. Было рассмотрено взаимодействие пластины из стекла К8 с частицей без прочности и с плотностью 1 г/см3 (моделирование экспериментов с шариком силикагеля), в расчетах размеры пластины брались 0,3×0,3×0,3 мм, диаметр шарика 50 микрон, скорость соударения бралась равной 1, 2, 3 км/сек.Также было рассчитано соударение группы алюминиевых шариков (7 штук) с двухслойной стеклянной пластиной при скорости последних 1 км/сек.Проведено сравнение особенностей двух методик при  моделировании процесса разрушения стеклянных элементов.