ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТОВ ПО ДЕФОРМИРОВАНИЮ И РАЗРУШЕНИЮ CТАЛИ МАРКИ Ст3 ПРИ УДАРНОМ НАГРУЖЕНИИ

Аннотация

Приведены результаты численного моделирования распространения в стали Ст3 ударной волны, имеющей двухволновую конфигурацию, состоящую из упругой волны (упругий предвестник) и пластической ударной волны. При высокоскоростном ударном нагружении (скорость деформации более 10⁴ с^-1) распространение ударной волны сопровождается изменением внутренней структуры вещества. Эти изменения структуры связаны в основном с зарождением и движением дислокаций или двойников. Поэтому при численном описании процессов высокоскоростного деформирования обычно используются микроструктурные модели, в основе которых лежат представления о дислокационном механизме пластического деформирования. Показано, что используемая в расчетах микроструктурная модель совместно с уравнением состояния в форме Ми – Грюнайзена, параметры которого определены из моделируемых опытов, качественно описывает экспериментальные профили скорости движения свободной поверхности образцов из стали Ст3, нагруженных ударниками со скоростями 247–450 м/с. Численное моделирование позволило воспроизвести картину волновых течений во внутренних сечениях образцов с подтвержденными в экспериментах особенностями распространения упругих предвестников, главная из которых – это уменьшение амплитуды упругого предвестника по мере распространения по образцу.
Зарегистрированный в экспериментах «откольный импульс», образованный в зоне внутренней поврежденности образцов, качественно воспроизведен в расчетах с помощью двухстадийной кинетической модели разрушения. Расчетное описание развития внутренней откольной поврежденности демонстрирует хорошее согласование с результатами постопытного металлографического анализа сохраненных в опытах образцов.