Колпаков Владимир Иванович

Представлены результаты численного моделирования взаимодействия высокоскоростных алюминиевых микрочастиц (3 … 9 км/с) средней массой 0.4 г или средним диаметром 6.4 мм, имитирующих действие микрометеоритов по обшивке космического аппарата. Моделирование выполнено в двумерной осесимметричной и трехмерной постановках с использованием программного комплекса Autodyn. Выявлены физические аспекты разрушающего воздействия механохимически активных веществ (ХАВ) разного состава и формы. Показана целесообразность использования экранов, содержащих ХАВ, в качестве противометеоритной защиты. Показаны преимущества использования таких экранов по сравнению с защитой в виде алюминиевой сетки, в частности, более высокая диспергирующая способность таких экранов. Выявлены преимущества использования для этих целей реакционных материалов на основе более тяжелых элементов (вольфрам, цирконий). Рассмотрены качественные параметры разрушения микрометеорита при различном конструктивно-технологическом исполнении противометиоритных экранов с использованием ХАВ.

Работа посвящена поиску конструктивно-технологических решений, обеспечивающих взрывное формирование высоко¬скоростного компактного танталового поражающего элемента (ПЭ) массой 0.4…0.5 кг, движущегося со скоростью не менее 2.5 км/с. Для этого была разработана конструктивная схема снарядоформирующего заряда (СФЗ) с плосковолновым генератором (ПВГ), обеспечивающим формирование плоской детонационной волны (ДВ). Путем математического моделирования с использованием численных методов механики сплошной среды определены конструктивно-технологические параметры заряда, обеспечивающие формирование ПЭ с указанными выше характеристиками и простоту изготовления кумулятивной облицовки (штамповка из профилированной заготовки) с высоким коэффициентом использования материала.

Одним из возможных направлений развития противодействия высокоскоростным частицам космической среды является использование защитных экранов (щитов Уиппла), вынесенных на некоторое удаление от космического аппарата из механохимически активных материалов.Физический эффект такой защиты заключается в следующем. Внедрение высокоскоростных частиц в активные элементы защиты приводит к быстрому фазовому превращению, в результате которого повышается давление в зоне контакта до величины 1,2…2,6 ГПа. Это приводит к увеличению разрушающего воздействия на внедряющуюся частицу, быстрому ее разрушению и более интенсивному радиальному разбросу элементов.В настоящей работе предложена физико-математическая модель рассмотренного явления и результаты численного моделирования экранной защиты космического аппарата из различных механохимически активных веществ.

В статье рассмотрены вопросы диагностики конструкционной керамики (КК) на основе оксида алюминия. Актуальность темы статьи связана с необходимостью иметь в техническом арсенале технолога методы экспресс диагностики, которые будет возможно применять на этапе технологической подготовки производства КК. Их отсутствие на сегодняшний день заметно усложняет отработку технологии и препятствует получению оперативной информации об эксплуатационных динамических свойствах данного материала. Приведено сравнение результатов анализа микроморфололгии сколов КК после статического и динамического воздействия. Проведен анализ полученных результатов и сделаны выводы о возможности использования метода ультраструйной диагностики на этапе технологической подготовки производства в дополнение к испытаниям с применением твердотельных ударников. Дано обоснование эффективности ультраструйных методов диагностики, рассмотрены перспективы его применения на практике в производстве изделий из КК.

В статье представлены результаты численных исследований гидроабразивной резки различных материалов. В единую цепь вычислений поставлено решение задач, необходимых для наиболее полного описания процессов, сопровождающих резание высокоскоростной жидкой струей с абразивом. На конкретных примерах рассмотрены особенности физико-математической постановки и решения поставленных задач на базе численных методов механики сплошной среды, а также зависимости рассматриваемого вида обработки от профиля мультипликатора, кинематических и физико-математических свойств инструмента (высокоскоростной струи), абразивных частиц и обрабатываемой детали (мишени). Обсуждаются возможности использования деформационного критерия разрушения материала детали из различных материалов.

Данная работа является продолжением исследований по важной проблеме гальванического производства - обеспечение рекуперации воды и ценных химических соединений на базе предложенной конструктивной схемы операционного модуля с противоточным движением отмывающей жидкости в системе распределенной промывки. Представлены результаты численных расчетов процесса первичной и повторной струйно-динамической промывки глухих отверстий, заполненных жидким загрязнением, короткими струями жидкости. Проведено обоснование методики для назначения поперечной подачи деталей относительно многофорсуночных головок, обеспечивающей эффективное удаление загрязнений.

В статье рассматривается задача о высокоскоростном взаимодействии инертного компактного ударника с различными видами преград, включая преграды комбинированного типа. Цель исследования - с помощью математического моделирования выяснить, какие типы преград способны выдержать высокоскоростной удар.  Они могут использоваться в качестве бронеэлементов в средствах индивидуальной защиты. Математическое моделирование процесса производилось в интегрированной среде Ansys 12.1. При моделировании процесса высокоскоростного взаимодействия применялся аппарат механики сплошной среды в двумерной осесимметричной постановке. В результате работы была разработана и апробирована математическая модель и сделаны выводы о применимости рассматриваемых бронеэлементов.

Рассмотрены физико-математическая постановка задачи процессов функционирования взрывных устройств различного назначения, основы численного метода ее решения и описание алгоритма, реализующего его практическое воплощение. Продемонстрированы примеры численных расчетов в сравнении с экспериментальными данными и возможности разработанной численной методики.