Рассмотрена задача определения равновесных кривых“инженерное напряжение-инженерная деформация“ для эластомеров при их динамическом нагружении в процессе ударного взаимодействия с недеформируемой стенкой. Для построения этой кривой необходимо определить параметры деформирования кинетических элементов с учетом их твердости и скорости при динамическом нагружении, но методики оценки этих параметров не существует. На основе более чем 80 экспериментов по обстрелу недеформируемой стенки резиновым кинетическим элементом, предложена методика расчетно-экспериментальной оценки параметров деформирования резиновых ударников разной твердости в диапазоне скоростей 10-120 м/с, характерных для поражающих элементов специальных средств нелетального кинетического действия. После проверки численной методики на сходимость решения проведено моделирование процесса взаимодействия резинового ударника с недеформируемой стенкой с использованием упрощенной модели резины. Осуществлен подбор равновесных кривых“инженерное напряжение-инженерная деформация“ на основе экспериментально определенных параметров для ударников твердостью 55А и 80А по Шору сеточным и бессеточным методом с целью дальнейшего использования в численном моделировании ударного взаимодействия кинетических элементов с конечно-элементными моделями антропоморфных манекенов.
Идентификаторы и классификаторы
- SCI
- Физика
В коммерческом программном пакете LS-DYNA представлено 15 вариантов моделей материалов, которыми можно описывать поведение эластомеров. К примеру, авторы статьи [18] в своем исследовании применяли обобщенную модель сверхупругого материала. В ней для непосредственного описания поведения эластомера нужно указать до шести безразмерных констант материала, для определения которых необходимо наличие экспериментальной зависимости «напряжение — деформация», получаемой при испытаниях на одноосное растяжение резинового образца.
Если у вас возникли вопросы или появились предложения по содержанию статьи, пожалуйста, направляйте их в рамках данной темы.
Список литературы
1. Левин Д.П., Люшнин С.А. База данных “оружие нелетального действия” как инструмент прогнозирования рисков развития ОНД-технологий. Инженерный журнал: наука и инновации, 2015, вып. 3 (39), с. 1. URL: https://engjournal.bmstu.ru/catalog/arse/itae/1378.html. DOI: 10.18698/2308-6033-2015-3-1378
2. Левин Д.П., Люшнин С.А. Реализация базы данных “Оружие нелетального действия”. Инженерный вестник, 2013, № 10, с. 11.
3. Левин Д.П., Селиванов В.В. Методический подход к оценке действия кинетических элементов по многокомпонентной цели. Вопросы оборонной техники. Серия 16: Технические средства противодействия терроризму, 2019, № 5-6 (131-132), с. 17-24. EDN: WGQIFG
4. Bir C.A., Viano D.C. Design and Injury Assessment Criteria for Blunt Ballistic Impacts. The Journal of Trauma: Injury, Infection, and Critical Care, 2004, vol. 57, no. 6, pp. 1218-1224.
5. Bir C.A. The Evaluation of Blunt Ballistic Impacts of the Thorax: PhD Thesis. Detroit, Michigan, Wayne State University, 2000, 215 p.
6. Mertz H., Prasad P., Irwin A. Injury Risk Curves for Children and Adults in Front and Rear Collisions. Society of Automotive Engineers Technical Paper Series, 1997, Paper no. 973318, pp. 1-15.
7. Gao D., Wampler C.W. Head injury criterion. IEEE Robotics Automation Magazine, 2009, vol. 16, no. 4, pp. 91-102. DOI: 10.1109/MRA.2009.934824
8. Oukara A., Robbe C., Nsiampa N., Papy A. Assessment of Non-Lethal Projectile Head Impacts. Journal of Dynamic Behavior of Materials, 2016, vol. 2, no. 3, pp. 301-312. DOI: 10.1007/s41314-016-0001-2 EDN: KMFJVZ
9. Roth S., Torres F., Feuerstein P., Thoral-Pierre K. Anthropometric dependence of the response of a thorax FE model under high speed loading: validation and real world accident replication. Computer Methods and Programs in Biomedicine, 2013, vol. 110, no. 1, pp. 70-79. DOI: 10.1016/j.cmpb.2012.11.004
10. Bodo M., Bracq A., Delille R., Marechal C., Roth S. Thorax injury criteria assessment through non-lethal impact using an enhanced biomechanical model. International Journal of Computational Methods, 2017, vol. 14, no. 4, paper 1740027. DOI: 10.1142/S0219519417400279
11. Bracq A., Delille R., Bourel B., Marchal C., Haugou G., Lauro F., Roth S., Mauzac O. Numerical Recreation of Field Cases on a Biofidelic Human FE Model Involving Deformable Less-Lethal Projectiles. Human Factors and Mechanical Engineering for Defense and Safety, 2019, vol. 3, pp. 1-15. DOI: 10.1007/s41314-019-0022-8 EDN: EBTSTY
12. Bouamal A., Lvesque H. Development and Validation of a Finite Element Human Thorax Model under Blunt Ballistic Trauma: internal report. Valcartier, Canada, 2007, 45 p.
13. Stitzel J.D., Gayzik F.S., Hoth J.J., Mercier J., Gage D.H., Morton K.A., Duma S.M., Payne R.M. Development of a Finite Element-Based Injury Metric for Pulmonary Contusion Part I: Model Development and Validation. Stapp Car Crash Journal, 2005, vol. 49, pp. 1-32.
14. Денисов А.В., Степанов М.Д., Харалдин Н.А., Степанов А.В., Боровков А.И., Жуков И.Е., Куринной Е.Д., Цуриков С.Г. Применение математической модели торса человека для моделирования заброневого воздействия в раневой баллистике. Вестник Российской Военно-медицинской академии, 2020, № 3 (71), с. 132-139. EDN: EYFQCI
15. Денисов А.В., Сайков Н.Т., Жуков И.Е., Агафонов П.В. Анализ современных отечественных методик определения уровня заброневого воздействия при непробитии бронежилета. Вопросы оборонной техники. Серия 16: Технические средства противодействия терроризму, 2021, № 9-10 (159-160), с. 36-46. EDN: VCGFEY
16. Беклемышева К.А., Васюков А.В., Петров И.Б. Численное моделирование динамических процессов в биомеханике сеточно-характеристическим методом. Журнал вычислительной математики и математической физики, 2015, т. 55, № 8, с. 1380. EDN: UDEXRH
17. Levin D.P., Petyukov A.V., Arcivenko M.E., Astua A.V.G. Modeling of the kinetic element interaction with biological object. Human Factors and Mechanical Engineering for Defense and Safety, 2022, vol. 6, art. no. 5. DOI: 10.1007/s41314-022-00042-3
18. Ouyang D., Qin C., Qin X., Zhang Q., Liu X. Numerical study on the blocking effect of skin on Flash-Ball Impact and damage assessment. Defence Technology, 2023, vol. 19, pp. 1-15. DOI: 10.1016/j.dt.2023.05.005 EDN: AAQYOG
19. Mooney M. A theory of large elastic deformation. Journal of Applied Physics, 1940, vol. 11, pp. 582-592.
20. Rivlin R.S. Large elastic deformations of isotropic materials. IV. Further developments of the general theory. Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series A, Mathematical and Physical Sciences, 1948, vol. 241, no. 835, pp. 379-397.
21. Paviera J., Langlet A., Eches N., Jacquet J.-F. On ballistic parameters of less lethal projectiles influencing the severity of thoracic blunt impacts. Injury, 2013, vol. 44, no. 9, pp. 1160-1167. DOI: 10.1016/j.injury.2016.09.004
22. Sahoo D., Robbe C., Deck C., Meyer F., Papy A., Willinger R. Head injury assessment of non-lethal projectile impacts: A combined experimental/computa-tional method. Injury, 2016, vol. 47, no. 9, pp. 1952-1961. DOI: 10.1016/j.injury.2016.09.004
23. Taylor G.I. The use of flat-ended projectiles for determining dynamic yield stress. Proceedings of the Royal Society of London. Series A, Mathematical and Physical Sciences, 1948, vol. 194, no. 1038, pp. 289-299. DOI: 10.1098/rspa.1948.0081
24. Kolling S., Du Bois P.A., Benson D.J., Feng W.W. A tabulated formulation of hyperelasticity with rate effects and damage. Computational Mechanics, October 2007, vol. 40, no. 5, pp. 885-899. DOI: 10.1007/s00466-006-0150 EDN: OUSRLJ
Выпуск
Другие статьи выпуска
Приведено решение задача устойчивости некруговых эллиптических цилиндрических оболочек, выполненных из композиционного материала, с учетом моментности и нелинейности их докритического напряженно-деформированного состояния. Геометрически нелинейная задача устойчивости решена методами конечных элементов и линеаризации Ньютона-Канторовича. Определение критических нагрузок проводилось в процессе решения нелинейной задачи с помощью критерия Сильвестра. При этом были использованы разработанные автором на основе гипотезы Тимошенко конечные элементы композитных цилиндрических оболочек естественной кривизны, в аппроксимации перемещений которых в явном виде выделены их жесткие перемещения, что существенно влияет на сходимость решения. Исследована устойчивость эллиптической, консольно-закрепленной цилиндрической оболочки, выполненной из полимерного композиционного материала, при кручении. Выяснено влияние способов укладки монослоев, нелинейности деформирования, параметра эллиптичности на критические нагрузки потери устойчивости оболочки и весовую эффективность композитных оболочек.
Одним из основных путей повышения надежности работы изделий ракетно-космической техники является уменьшение количества ошибок персонала при подготовке этих изделий. Это можно достигать в том числе и применением средств виртуальной и дополненной реальности при эргономическом анализе временных рабочих мест и создании учебно-тренировочных комплексов. Предложены различные способы текстурирования поверхностей 3D-моделей, позволяющие в виртуальной реальности визуально определять допустимость угла отклонения поверхности от положения, перпендикулярного к линии взора, тем самым выделяя удобно и неудобно обслуживаемые участки поверхностей по этому критерию, сложно определяемому другими методами. Проведен сравнительный анализ качества выделения удобно обслуживаемых участков поверхностей с помощью предложенных способов текстурирования, а также их экспериментальная отработка в программных комплексах“КОМПАС-3D“ и VRConcept, на основе которой даны рекомендации по использованию в разных случаях трех наиболее рациональных способов текстурирования поверхностей.
Представлены результаты исследования аэродинамических характеристик двухрядного рулевого винта (ДРВ) и соосного рулевого винта (СРВ), концепция которых базируется на оригинальной схеме рулевых винтов экспериментального вертолета ЦАГИ-1ЭА (1930 г). ДРВ/СРВ представляют собой пару отдельных двухлопастных модулей с совмещенными горизонтальными шарнирами, которые в отличие от обычных рулевых винтов устанавливают на одной оси с разных сторон (справа и слева) концевой балки вертолета. Проведено сравнение ДРВ/СРВ с существующим перспективным Х-образным рулевым винтом вертолетов семейства Ми-8/17, базирующееся на его геометрии. Разнос плоскостей вращения пар лопастей ДРВ/СРВ составляет 0,83RРВ. Рассмотрены два варианта направления вращения пар лопастей: в одном направлении (ДРВ) и в противоположных направлениях (СРВ). Для винтов в изолированной постановке без влияния киля и несущего винта рассчитаны режимы висения, при которых значительный разнос плоскостей вращения лопастей винтов позволяет максимально реализовать положительный аэродинамический эффект, свойственный классическим соосным несущим винтам вертолетов марки“Ка“. Исследование выполнено на основе нелинейной вихревой модели винта. Построены и проанализированы формы вихревого следа, картины обтекания винта, зависимости распределенных и суммарных аэродинамических характеристик. На режимах висения исследованные винты демонстрируют по сравнению с Х-образным рулевым винтом значительный прирост относительного КПД, составляющий до +10 % для ДРВ и до +11,3 % для СРВ. ДРВ и СРВ рассмотренных типов можно использовать на одновинтовых вертолетах для повышения запасов путевого управления, снижения затрат мощности и повышения безопасности полета.
Рассмотренысистемыподрессоривания быстроходной гусеничной машины с“инерциальным“ демпфером и динамическим алгоритмом управления. Доработана имитационная математическая модель гусеничной машины, разработанная в программном комплексе MATLAB в МГТУ им. Н. Э. Баумана. Получены аналитические зависимости, использованные при расчетах, а также графики, отражающие характеристики системы подрессоривания в зависимости от выбора закона управления. Проведено сравнение законов управления на примере спроектированной торсионной подвески с демпфирующим элементом для гусеничной машины промежуточной весовой категории. Сделаны выводы, что в сопоставлении с динамическим алгоритмом управления алгоритм“инерциальный“ демпфер дает некоторое преимущество при движении по низкочастотному профилю на высоких скоростях движения. Показана возможность использования на современных быстроходных гусеничных машинах управляемой системы подрессоривания“инерциальный“ демпфер, благодаря которой существенно улучшается плавность хода, снижается утомляемость экипажа и вероятность поломки машины.
Представлены результаты экспериментально-теоретического исследования струйного электрического разряда с жидкой плазмообразующей средой при взаимодействии с алюминием. Разряд реализован в конфигурации“струйный анод-алюминиевый катод“ при атмосферном давлении в различных диапазонах таких параметров, как напряжение, скорость струи (диаметр струи 2 мм), удельная электропроводность раствора, температура. По данным высокоскоростной визуализации установлены две типовые геометрии канала: продольная-вдоль тела струи и приповерхностная-в форме конусообразного светящегося объема на границе“жидкость-газ-металл“. Выявлен пороговый переход от электрохимического режима (около 200 В, пузырькообразование, без формирования разряда) к импульсно-плазменному (около 700 В) с токовыми импульсами амплитудой 1,0…1,2 А и длительностью до 500 мкс. Эмиссионная спектроскопия показала присутствие полос ОН (A-X), (B-X) и линий H I, Na I, N I, Al I; по Штарк-уширению линий водорода оценена концентрация электронов. Термография зафиксировала локальный максимум температуры струйного анода в зоне контакта около 64 C со спадом к комнатному фону.
Представлен разработанный авторами статьи энергетический метод расчета расщепления частот собственных колебаний кольцевых резонаторов микромеханических гироскопов, который распространен на резонаторы, обладающие пространственными дефектами. Расщепление собственных частот существенно влияет на точность приборов навигации с кольцевыми резонаторами, поэтому требуются эффективные методы исследования их динамики. В предыдущих публикациях было показано, что энергетический метод обладает высокими сходимостью и точностью, а также простотой при расчете колебаний резонаторов в собственной плоскости, в связи с чем он и был выбран для исследования динамики кольцевых резонаторов с пространственными дефектами. Энергетический метод был использован для расчета расщепления собственных частот резонатора, вызванного винтовым дефектом. Полученные результаты подтверждены альтернативным подходом, основанном на численном интегрировании дифференциальных уравнений гибких упругих стержней.
Статистика статьи
Статистика просмотров за 2026 год.
Издательство
- Издательство
- МГТУ им. Н.Э. Баумана
- Регион
- Россия, Москва
- Почтовый адрес
- 105005, г. Москва, вн. тер. г. муниципальный округ Басманный, ул. 2-я Бауманская, д. 5, с. 1
- Юр. адрес
- 105005, г. Москва, вн. тер. г. муниципальный округ Басманный, ул. 2-я Бауманская, д. 5, с. 1
- ФИО
- Гордин Михаил Валерьевич (Ректор)
- E-mail адрес
- bauman@bmstu.ru
- Контактный телефон
- +7 (499) 2636377
- Сайт
- https://bmstu.ru/