Оценка прочности композитных и металлокомпозитных цилиндров при импульсном нагружении. Сообщение 2. Численная оценка прочности многослойных цилиндров конечной длины при внутреннем взрыве

Abstract

Методом численного эксперимента решена задача оптимизации трехслойного металлокомпозитного цилиндра конечной длины, нагруженного осесимметричным внутренним взрывом, по определению наилучшего соотношения толщин слоев и схемы армирования его анизотропной композитной части из условия максимального запаса прочности по критерию Цая Ву при фиксированных габаритных размерах цилиндра и относительной массе заряда. При использовании упругопластической изотропной стали 20 в качестве внутреннего слоя существенно повышается прочность, в частности, за счет пластического течения металла металлокомпозитного цилиндра по сравнению с чисто композитным. Использование высокопрочных сталей с большим пределом текучести нежелательно. Применение цельнометаллических оболочек нерационально с позиций материалоемкости они слишком тяжелые.

Методом чисельного експерименту розв язано задачу оптимізації тришарового металокомпозитного циліндра скінченної довжини під дією осесиметричного внутрішнього вибуху щодо визначення найкращого співвідношення товщин шарів і схеми армування його анізотропної композитної частини з умови максимального запасу міцності за критерієм Цая Ву при фіксованих габаритних розмірах циліндра і відносній масі заряду. Показано, що використання пружно-пластичної ізотропної сталі 20 для внутрішнього шару суттєво підвищує міцність, зокрема, за рахунок пластичної течії металу металокомпозитного циліндра порівняно з чисто композитним. Використання високоміцних сталей з високою границею текучості небажано. Застосування суцільнометалевих оболонок нераціонально з позицій матеріалоємності вони занадто важкі.

Using the method of numerical experiment, we have solved a problem of optimization of threelayered metal-composite cylinder of final length loaded by axisymmetric internal explosion, by way of finding the best combination between thickness of layers and the reinforcement scheme of its anisotropic composit part based on the condition of the maximum safety factor by the Tsai–Wu criterion for fixed overall dimensions of the cylinder and specific mass of a charge. Usage of elastoplastic isotropic steel 20 in the capacity of an inside layer ensures significant strength increase, in particular, at the expense of a plastic flow of metal in metalcomposite cylinder, in comparison with a pure composite. Usage of high-strength steels with high yield stress is undesirable. Application of fully metal shells is not rational from standpoint of material intensity – they are too heavy.