ВЫСОКОСКОРОСТНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ЕСТЕСТВЕННЫХ И ТЕХНОГЕННЫХ ЧАСТИЦ С ЭЛЕМЕНТАМИ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ | Механика | композиционных | материалов и конструкций
> Том 23 > №1 / 2017 / Страницы: 117-133 doi.org/10.25590/mkmk.ras.2017.23.01.117_133.09

ВЫСОКОСКОРОСТНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ЕСТЕСТВЕННЫХ И ТЕХНОГЕННЫХ ЧАСТИЦ С ЭЛЕМЕНТАМИ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ

, , ,

Аннотация:

Исследованы процессы высокоскоростного взаимодействия текстолита и стекла с алюминиевыми и стальными частицами, моделирующими техногенный космический мусор, а также с ледяными и гранитными частицами, моделирующими естественные материалы природных космических тел. Объектами исследования данной работы являлись процессы деформирования и разрушения элементов космических аппаратов из стекла и текстолита при воздействии высокоскоростных частиц естественного и техногенного происхождения. Для этого проводились эксперименты с легкогазовой установкой по метанию микрочастиц со скоростью до 7 км/сек и разработка математических моделей соударения частиц с различными преградами. Для расчета упругопластических течений используется методика, реализованная на тетраэдрических ячейках и базирующаяся на совместном использовании метода Уилкинса для расчета внутренних точек тела и метода Джонсона для расчета. контактных взаимодействий. Также в работе используется вариант метода SPH Численный метод основан на использовании слабой вариационной постановки. Параметр сглаживания рассматривается как скрытая переменная состояния и учитывает ее влияние на физические процессы: изменение параметра сглаживания отдельных узлов эквивалентно изменению соответствующего относительного объема, что влияет на напряженно-деформированное состояние материала и как следствие – является специфической формой деформирования, что явно учитывается в расчете. Расчет ускорений узлов основывается на определении обобщенных сил, которые находятся из оценки влияния перемещения узлов на поле деформации в их окрестностях (вместо непосредственного дифференцирования поля напряжений). Эффективность исследований определилась наличием как уникальных установок для высокоскоростного метания твердых тел, так и комплексным численным моделированием исследуемых явлений. Предложенные в работе подходы к моделированию взаимодействия частиц космического мусора и элементов космических аппаратов позволяют рассчитывать напряженно-деформированное состояние, разрушение и фрагментацию стеклянных и текстолитовых элементов космических аппаратов в трехмерной постановке при выскоинтенсивном нагружении.

15