Физическая картина взрыва заряда в оболочке

Допустим, что разрывной заряд заключен в цилиндрическую оболочку и инициирование производится с одного торца (рис.36).

2 1

х

1/4lo

lo

P а

t₁ b t

P

t₁ t₂ c t

P

t₁

t₂

t₃

3/4lo lo x

d

Рис.36

Характер изменения внутреннего давления в сечении 1 показан на рис.36b. Однако, такое изменение давления обеспечивается лишь при правом торце, находящимся на бесконечности. В реальных конструкциях lo конечно. Поэтому при выходе детонационной волны с правого торца заряда в продукты детонации будет двигаться волна разряжения. Поэтому при х = 1/4lo изменение давления будет иметь вид (рис.36с). Точка 2 соответствует подходу волны разряжения с правого торца заряда.

Характер изменения давления внутри оболочки существенно зависит от времени (рис.36d). Пунктирная кривая соответствует времени, когда детонационная волна не вышла на правый торец заряда. В сечении 2 (l = 3/4lo) происходит встреча волн разряжения. Очевидно, что величина деформации и перемещений различных сечений оболочки будут отличаться друг от друга в следствии различных давлений. Более длительное время повышенное давление будет сохраняться в сечениях, в которых происходит встреча волн разряжения. Если торец закрыт, то истечение с этого торца начнется несколько позже и встреча волн разряжения произойдет дальше от детонатора. Отсюда следует. Что величины деформаций оболочки будут различны в различных сечениях. Наибольшие деформации будут в зоне повышенных взрывных нагрузок. Каждое сечение деформированной оболочки вовлекается в движения продуктами детонации. Оболочка приобретает меняющуюся по времени бочкообразную форму. Относительная деформация стенки достигает 30…50%. При определенной степени расширения оболочка разрушается и дробится на отдельные осколки. В момент разрушения диаметр оболочки увеличивается до 1,5 раза. Скорость осколков будет определяться скоростью расширения оболочки в момент разрушения. Внутренние слои оболочки находятся в состоянии интенсивных пластических деформаций сжатия, а внешние слои подвержены действию сильных осевых и касательных растягивающих напряжений. Так как взрывная нагрузка прикладывается к каждому сечению оболочки практически мгновенно, поэтому в оболочке возникают пространственные колебания различных частот. В результате этого напряжения, возникающие в материале оболочки будут распределяться по ее длине и окружности неравномерно. В некоторых элементах продольного сечения оболочки осевые растягивающие напряжения, являющиеся результатом колебаний оболочки в осевом направлении, суммируясь с осевыми напряжениями, возникающими при деформации расширяющейся оболочки будут достигать максимальных значений. Аналогичная картина наблюдается и в поперечных сечениях оболочки, которые наиболее интенсивно растягиваются касательными напряжениями. Появление таких динамических неоднородностей (т.е локализация максимальных напряжений, являющихся следствием динамичности процесса) приводит к образованию трещин, определенным образом распределенных по длине и окружности оболочки. Эти трещины определяют процесс дальнейшего разрушения оболочки и образования осколков. Очевидно, что эти трещины будут возникать лишь в тех сечениях оболочки, напряжения превысят допустимые. Поэтому число поперечных и продольных трещин будет тем больше, чем интенсивнее будет взрывная нагрузка. Следовательно наиболее интенсивном дроблению будет подвергнута оболочка в зоне действия максимальных взрывных нагрузок.