RAS PhysicsФизика металлов и металловедение Physics of Metals and Metallography

  • ISSN (Print) 0015-3230
  • ISSN (Online) 3034-6215

THE STRUCTURE AND MECHANISM OF CONVERGENCE OF A CYLINDRICAL SHELL MADE OF LOW CARBON STEEL UNDER EXPLOSIVE LOADING

PII
S3034621525080075-1
DOI
10.7868/S3034621525080075
Publication type
Article
Status
Published
Authors
Volume/ Edition
Volume 126 / Issue number 8
Pages
891-899
Abstract
An experiment was performed on the convergence of a thick-walled cylindrical shell made of steel 20 under the action of an explosion. The explosion was initiated from eight points evenly spaced along the ring on the cylindrical surface of the shell. It is established that convergence begins by a solid-state mechanism, with division into eight fragments according to the number of initiation points. In the process of convergence, the solid-state mechanism is replaced by a hydrodynamic one, in which the shell converges without collapsing, through the formation of ejections (cumulative jets), their expansion and closure in the center of the shell. The change in the convergence mechanism is explained by a decrease in strength and an increase in the ductility of the steel due to an increase in the temperature of the shell during the convergence process. The study of the microstructure showed that high-speed deformation during convergence occurs with the formation of extended bands of localized shear and vortex structures.
Keywords
схождение цилиндрической стальной оболочки взрывное нагружение высокоскоростная деформация микроструктура полосы локализованного сдвига вихревые структуры
Date of publication
22.02.2026
Year of publication
2026
Number of purchasers
0
Views
51

References

  1. 1. Забабахин Е.И., Забабахин И.Е. Явления неограниченной кумуляции. М.: Наука, 1988. 172 с.
  2. 2. Андреев С.Г., Бабкин А.В., Баум Ф.А., Имховик Н.А., Кобылкин И.Ф., Колпаков В.И., Ладов С.В., Одинцов В.А., Орленко Л.П., Охитин В.Н., Селиванов В.В., Соловьев В.С., Станюкович К.П., Челышев В.П., Шехтер Б.И. Глава 17. Кумуляция. Физика взрыва / Под ред. Л.П. Орленко. Изд. 3-е, испр. М.: Физматлит, 2004. Т. 2. 656 с.
  3. 3. Хейфец А.Э., Зельдович В.И., Фролова Н.Ю., Долгих С.М., Гаан К.В., Шорохов Е.В. Фазовые и структурные превращения в низкоуглеродистой стали, происходящие при схлопывании цилиндрической оболочки // ФММ. 2017. Т. 118. № 7. С. 715–724.
  4. 4. Нестеренко В.Ф., Бондарь М.П. Локализация деформации при схлопывании толстостенного цилиндра // ФГВ. 1994. Т. 30. № 4. С. 99–111.
  5. 5. Nesterenko V.F., Meyers M.A., Wright T.W. Self-organization in the initiation of shear bands // Acta Mater. 1998. V. 46. P. 327–340.
  6. 6. Meyers M.A., Nesterenko V.F., LaSalvia J.C., Xue Q. Shear localization in dynamic deformation of materials: microstructural evolution and self-organization // Mater. Sci. Eng. A. 2001. V. A217. P. 204–225.
  7. 7. Xu Y., Zhang J., Bai Y., Meyers M.A. Shear localization in dynamic deformation: microstructural evolution // Metal. Mater. Trans. A. 2008. V. 39A. P. 811–843.
  8. 8. Батаев И.А., Батаев А.А., Балаганский И.А., Буров В.Г., Приходько Е.А., Морева Н.А., Руктуев А.А. Локализация пластического течения в низкоуглеродистой стали, деформированной взрывом // Физ. мезомеханика. 2011. Т. 14. № 1. С. 93–99.
  9. 9. Батаев И.А., Батаев А.А., Мали В.И., Буров В.Г., Приходько Е.А. Особенности образования и строения вихревых зон, формируемых при сварке взрывом углеродистых сталей // ФММ. 2012. Т. 113. № 3. С. 247–254.
  10. 10. Батаев А.А., Батаев И.А., Никулина А.А., Попелюх А.И., Балаганский И.А., Плотникова Н.В. Структурные преобразования углеродистых феррито-перлитных сталей в условиях высокоскоростного нагружения // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). 2019. Т. 21. № 3. С. 115–128.
  11. 11. Зельдович В.И., Хейфец А.Э., Фролова Н.Ю., Дегтярев А.А., Смирнов Е.Б., Шорохов Е.В. Металлографическое исследование схождения медных цилиндрических оболочек при различной интенсивности взрывного нагружения // ФММ. 2021. Т. 122. № 6. С. 608–613.
  12. 12. Зельдович В.И., Фролова Н.Ю., Хейфец А.Э., Хомская И.В., Дегтярев А.А., Шорохов Е.В., Смирнов Е.Б., Долгих С.М., Коваль А.В. Деформационные явления при схождении металлических цилиндрических оболочек. Потеря устойчивости // ФГВ. 2019. Т. 55. № 4. С. 92–102.
  13. 13. Зельдович В.И., Хейфец А.Э., Фролова Н.Ю., Хомская И.В., Смирнов Е.Б., Дегтярев А.А., Шорохов Е.В. Металлографическое исследование структурных изменений в меди, происходящих при схождении цилиндрических оболочек // ФММ. 2019. Т. 120. № 4. С. 352–359.
  14. 14. Коваль А.В., Ширинкина И.Г., Петрова А.Н., Бродова И.Г., Смирнов Е.Б., Шорохов Е.В. Структурные превращения в алюминиевых цилиндрических оболочках при динамическом нагружении // ФГВ. 2019. Т. 55. С. 82–91.
  15. 15. Зельдович В.И., Хейфец А.Э., Балушкин С.В., Беляков В.И. Металлографическое исследование высокоскоростной деформации и схождения медных толстостенных цилиндрических оболочек при взрывном нагружении // ФММ. 2023. Т. 124. № 10. С. 916–922.
  16. 16. Бродова И.Г., Ширинкина И.Г., Астафьев В.В., Балушкин С.В., Куликов Г.В., Симонов А.Ю. Структурные исследования и реология схождения толстостенных оболочек из Al–Mg сплава // ФММ. 2023. T. 124. № 12. С. 1211–1219.
  17. 17. Зельдович В.И., Хейфец А.Э., Хомская И.В., Абдуллина Д.Н., Балушкин С.В., Симонов А.Ю., Куликов Г.В. Схождение медных толстостенных цилиндрических оболочек под действием взрыва // ФГВ. 2025. Т. 61. № 2. С. 116–122.
  18. 18. Зельдович В.И., Хомская И.В., Балушкин С.В., Шорохов Е.В., Абдуллина Д.Н., Тимонина А.Е., Пацелов А.М. Структурные изменения и механизм схождения цилиндрических оболочек из нержавеющей аустенитной стали 12Х18Н10Т при взрывном нагружении // ФММ. 2025. Т. 126. № 6. С. 689–697.
  19. 19. Нестерова Е.В., Рыбин В.В., Золоторевский Н.Ю. Кристаллографические особенности внутреннего строения колоний деформированного пластинчатого перлита // ФММ. 2000. Т. 89. № 1. С. 47–53.
  20. 20. Яковлева И.Л., Карькина Л.Е., Хлебникова Ю.В., Счастливцев В.М., Табатчикова Т.И. Электронномикроскопическое изучение структуры грубопластинчатого перлита углеродистой стали после холодной пластической деформации // ФММ. 2003. Т. 96. № 4. С. 44–56.
  21. 21. Бахарев О.Г., Гаврилюк В.Г., Дегтярев М.В., Левит В.И., Надутов В.М., Свечников В.Л., Чащухина Т.И. Влияние гидроэкструзии на структуру и фазовый состав перлитной стали // ФММ. 1990. No. 12. С. 86–90.
  22. 22. Meyers M.A., Wittman C.L. Effect of metallurgical parameters on shear band formation in low-carbon (~0.20 wt pct) steels // Met. Trans. A. 1990. V. 21A. No. 12. P. 3153–3164.
  23. 23. Рыбин В.В. Большие пластические деформации и разрушение металлов. М.: Металлургия, 1986. 224 с.
  24. 24. Хоникомб Р. Пластическая деформация металлов. М.: Мир, 1972. 408 с.
  25. 25. Стали и сплавы. Марочник: Справочное изд. / Под. ред. В.Г. Сорокин, М.А. Гервасьев. М.: Интермет Инженеринг, 2023. 608 с.
QR
Translate

Indexing

Scopus

Scopus

Scopus

Crossref

Scopus

Higher Attestation Commission

At the Ministry of Education and Science of the Russian Federation

Scopus

Scientific Electronic Library