Международная конференция «Математические и информационные технологии, MIT-2011»
(IX конференция «Вычислительные и информационные технологии в науке,
технике и образовании») № гос. регистрации 0321102644, ISBN 978-5-905569-02-9

Врнячка Баня, Сербия, 27–31 августа 2011 г.

Будва, Черногория, 31 августа – 5 сентября 2011 г.

Герасимов А.В.   Добрица Д.Б.   Пашков С.В.   Христенко Ю.Ф.  

Теоретико-экспериментальное моделирование эффективной защиты космических аппаратов от высокоскоростных осколков

Докладчик: Герасимов А.В.

     Задача защиты космических аппаратов от естественных и техногенных осколков остается актуальной в настоящее время. Размещение перед корпусом тонких преград, дробящих высокоскоростные частицы на фрагменты, уменьшает вероятность его пробития. Замена сплошной пластины на сетку из высокопрочного материала уменьшает вес защитной конструкции, что немаловажно для космических аппаратов.
     В лагранжевой 3-D постановке численно моделируется процесс взаимодействия слоистых, разнесенных и сеточных пластин с высокоскоростными осколками с учетом фрагментации и многоконтактных взаимодействий фрагментов между собой и преградами. При моделировании учитывается естественная гетерогенность материала, влияющая на распределение физико-механических характеристик и характер его разрушения, которая в уравнениях механики деформируемого твердого тела реализуется случайным распределением начальных отклонений прочностных свойств от номинального значения. Для описания процессов деформирования и дробления твердых тел использовалась модель идеально-упругопластического тела и была предложена численная методика, базирующаяся на совместном использовании метода Уилкинса для расчета внутренних точек тела и метода Джонсона для расчета контактных взаимодействий, реализуемая на тетраэдрических ячейках. Разбиение трехмерной области на тетраэдры происходит последовательно с помощью подпрограмм автоматического построения сетки. Критерием разрушения являлось достижение эквивалентной пластической деформацией своего предельного значения. Начальные неоднородности структуры моделировались распределением данной деформации по ячейкам с помощью модифицированного генератора случайных чисел, выдающего случайную величину, подчиняющуюся выбранному закону распределения.
     Высокоскоростное столкновение осколков с указанными защитами исследовалось также экспериментально на легкогазовых двухступенчатых установках, модифицированных для метания частиц диаметром до 0,5 мм, при скоростях (2.5 – 5) км/с. Показано, что защита из двух сеток является более эффективной, чем эквивалентная по массе сплошная преграда. Полученные результаты использовались для оценки защиты конструкции аппарата «Фобос-Глоб».

Работа выполнена при частичной поддержке грантов РФФИ №10-08-00633 и №09-08-00662а.
 

Файл тезисов: Тезисы 2011.doc
Файл с полным текстом: gerasimov.pdf


К списку докладов

© 1996-2017, Институт вычислительных технологий СО РАН, Новосибирск