Механика

Определение упругих констант энергетических материалов на основе экспериментальных данных по механическому воздействию

Ю. М. Ковалев^a, М. А. Лебедев^b, В. П. Маташ^b, Е. В. Помыкалов^a, А. П. Яловец<sup>a

a</sup> Южно-Уральский государственный университет, г. Челябинск, Российская Федерация
^b ФГУП «РФЯЦ-ВНИИТФ им. академ. Е.И. Забабахина», г. Снежинск, Российская Федерация

Аннотация: Статья посвящена проблеме разработки математической модели для численного анализа возможных аварийных ситуаций при обращении с энергетическими материалами (ЭМ), связанными с их высокой чувствительностью к механическим и тепловым нагрузкам. При построении математической модели и проведении расчетов использовались динамические и термодинамические характеристики материала, полученные из эксперимента по механическому воздействию металлического ударника на ЭМ, что позволило применять для описания процесса деформирования ЭМ модель упруго-пластической гомогенной среды. В статье представлена постановка задачи, соответствующая экспериментам по воздействию ударника на ЭМ, и описана система дифференциальных уравнений механики сплошных сред (МСС) в переменных Лагранжа. Для моделирования пластических течений использовалась модель Прандтля–Рейса, а также уравнения состояния материала и граничные условия, учитывающие механическое и тепловое взаимодействие ударника с ЭМ. На основе экспериментальных данных по ударному воздействию металлического ударника на октогеносодержащий ЭМ проведено численное моделирование упруго-пластического течения ЭМ, позволившее определить упругие константы данного материала. Результаты расчетов по динамике проникновения ударника в ЭМ показали хорошее совпадение с экспериментальными данными, что подтверждает адекватность предложенной в работе математической модели.

Ключевые слова: ударное воздействие, энергетический материал, модель Прандтля–Рейса, пуансон, упругие константы.

УДК: 544.032: 54.03: 519.633: 004.942

Поступила в редакцию: 02.04.2025

DOI: 10.14529/mmph250207